褐煤热萃取物的热解特性与热解产物分子结构关联性研究

低阶煤的热解萃取处理是低阶煤高附加值利用的有效方法之一,开展低阶煤热萃取物的热解特性研究,对低阶煤清洁、高效转化具有重要意义。采用热重分析与红外光谱联用(TG-FTIR)技术,结合分峰拟合数学方法,开展褐煤热萃取物(CPW)热解过程活化能与热解逸出气分子结构参数的关联性探索。以CPW为研究对象,采用非等温动力学方法开展热解动力学研究,运用无模式函数法(Flynn-Wall-Ozawa法和Kissinger-Akahira-Sunose法)计算CPW不同转化率(α)下的活化能(E_(a)),得到热解过程(0.20≤α≤0.80)的活化能介于94.04和177.40 kJ·mol^(-1)范围之内,平均活化能为130.01 kJ·mol^(-1),E_(a)的大小随转化率提高而增加;采用PeakFit软件对不同α下热解逸出气红外光谱的四个区域(700~900, 1 100~1 800, 2 800~3 000和3 000~3 100 cm^(-1))进行分峰拟合,获得CPW热解逸出气分子中官能团信息和各官能团相对含量,引入六种结构参数(I_(1)~I_(6))用来描述逸出气的分子结构,探索CPW在转化率为0.20≤α≤0.80范围内的热解活化能与各结构参数之间的关联性。研究结果表明:CPW各热解阶段的活化能与相应的I_(1)(支链化程度)、I_(2)(含氧量)、I_(3)(芳香性指数)、I_(4)(芳环五元取代)、I_(5)(三、四元取代)及I_(6)(二元取代)等六种分子结构参数密切相关,且热解活化能与I_(1),I_(3)和I_(6)三种参数呈现良好的线性关系(拟合后R^(2)分别为0.903 4, 0.744 7和0.803 1);对同一转化率下热解活化能E_(a)与逸出气的六种分子结构参数整体进行线性回归分析,得到结构参数模型为E_(a)=124.91-88.75I_(1)-318.84I_(2)-19.19I_(3)+40.29I_(4)-14.28I_(5)+1 272.33I_(6)(R^(2)高达0.999 9)。基于热重红外联用技术,剖析CPW的热解E_(a)与热解逸出气官能团变化规律,深入了解CPW在热解过程中的演变规律,有助于明晰CPW的热解过程和热转化行为,为褐煤的高附加值利用提供一定理论依据。

中温沥青超声萃取物的热解特性与分子结构间关联性的FTIR解析

沥青分子结构和沥青热转化行为的调控是制备高品质沥青基炭材料的关键。为进一步明晰沥青热解行为与沥青分子结构间的关联性,选用8种有机溶剂对中温沥青(AGMP)在常温下进行超声萃取处理得到8种萃取物。利用PeakFit v4.12软件对各种萃取物的红外光谱吸收峰700~900,1000~1800,2800~3000和3000~3100 cm^(-1)四个区域进行了分峰拟合处理,从而获得了萃取物所含各种官能团的精细结构信息,并引入6种分子结构参数(I_(1)~I_(6)),表征萃取物分子结构与热解活化能的关系。傅里叶变换红外光谱(FTIR)谱图分析表明8种萃取物主要是以含氧、含氮等杂原子的脂肪烃侧链为主的缩合芳香环结构组成的复杂化合物。由于萃取剂结构差异,萃取物中的分子结构参数也略有差异。线性结构萃取剂所得萃取物链烃(I_(5))含量较高,环结构萃取剂所得萃取物芳环(I_(6))取代结构较多。利用热重分析法(TGA)在不同升温速率(3,6,10,15 K·min^(-1))下对8种萃取物的热失重行为进行了研究,在等转化率不考虑反应机理的情况下,依据Flynn-Wall-Ozawa法和Kissingr-Akahira-Sunose法解析得出8种萃取物的热解活化能(E_(a))。结果表明8种萃取物热解活化能在78~116 kJ·mol^(-1)之间,其值大小与官能团结构及含量密切相关。将红外光谱定量分析获得的萃取物红外结构参数与热解活化能进行关联,通过详细分析探讨不同萃取物结构参数与热解活化能的一元线性回归E_(a)=f(I_(i))的分析结果发现,芳香性指数(I_(3))和支链化程度(I_(5))是决定萃取物热解活化能大小的主要指标,热解活化能与各单一指标(I_(i))拟合结果的正负相关性,表示这一结构从体系中被热解破坏的难易程度。综合考虑各红外结构参数的共同作用,AGMP萃取物热解活化能与红外光谱结构指标之间的拟合关系模型为E_(a)=-4294.53I_(1)+73812.16I_(2)+207673.32I_(3)-20324.20I_(4)-168.56I_(5)+857.86I_(6)。结合红外分析得到的这一结果,揭示了更多关于煤沥青的热解特性和动力学的细节信息,有助于理解煤沥青的热解过程和热转化行为。

复合绝缘子HTV硅橡胶材料老化特性的研究

针对在役复合绝缘子的老化问题,笔者分别对实验室电晕老化和现场自然老化的HTV硅橡胶材料的憎水性、泄漏电流、表面微观形貌以及化学成分等特性进行了对比研究。结果表明,电晕老化与现场老化造成材料特性变化的规律呈现一致性:电晕老化造成材料憎水性下降,且提高电晕老化强度(电压和时间)则导致憎水性恢复变慢,甚至不能完全恢复;现场老化材料的憎水性随年限不断下降,由HC1级(2年)降至HC5级(15年)。老化还造成样品的表面电阻率下降,引起表面泄漏电流增加;老化造成硅橡胶材料降解,表面缺陷增加,孔洞增加并加深,甚至产生裂纹,同时生成强极性基团等,从而引起硅橡胶机械及绝缘性能不断下降。

丙烯酸-2,4,6-三硝基苯乙酯的合成及热分解

以TNT、甲醛为原料,在弱碱性条件下反应合成得到2,4,6-三硝基苯乙醇(PicCH2CH2OH);PicCH2CH2OH在浓硫酸催化下和丙烯酸在甲苯中回流反应24h,合成得到丙烯酸-2,4,6-三硝基苯乙酯,产率为62%。采用紫外可见光谱(UV-Vis)、核磁共振氢谱(1HNMR)、红外光谱(FTIR)、质谱(MS)以及元素分析等对产物结构进行了表征。利用热重分析(TG)对产物热稳定性进行了研究,采用Kissinger方法和Ozawa方法计算其热分解活化能Ea分别为99.78,102.96kJ·mol-1。