長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)理工2012年1月第9卷第1期·12·Journal of Yangtze University(Nat Sci Edit)Sci&Eng Jan 2012, Vol 9 No. 1doi:10.3969/j.isn.1673-1409.2012.01.005廢舊輪胎熱解的熱重分析王林郁(長治職業(yè)技術(shù)學(xué)院采礦測量工程系,山西長治046011[摘要]利用微商熱重法(DTG)對(duì)廢舊輪胎在氮?dú)鈿夥罩械臒峤馐е剡M(jìn)行了初步的研究。研究結(jié)果顯示,廢舊輪胎在氮?dú)鈿夥罩械臒峤庥幸粋€(gè)明顯的失重區(qū),當(dāng)溫度達(dá)到500℃時(shí)已有60%以上的組分發(fā)生了熱解而此后熱解速率降低。此外升溫速率可改變廢舊輪胎的熱解歷程,而氮?dú)饬魉賹?duì)廢舊輪胎的熱解影響不大。關(guān)鍵詞]廢舊輪胎;熱解;熱重;升溫速率;氮?dú)饬魉賉中圖分類號(hào)]TQ330.56[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-1409(2012)01-N012-03熱分析方法有很多種,但最常用的方法有熱重法(TG)和差熱分析法(DTA),而微商熱重法(DTG)是能同時(shí)記錄TG曲線對(duì)溫度或時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)的一種方法。運(yùn)用微商熱重法(DTG)在對(duì)物質(zhì)熱分析時(shí),會(huì)同時(shí)得到TG和DTG2條曲線:TG曲線可以反映出在不同溫度下樣品的失重情況;DTG曲線上峰的個(gè)數(shù)則可以反映樣品熱解失重是分幾個(gè)階段來進(jìn)行的。為此,筆者采用微商熱重法對(duì)廢舊輪胎在氮?dú)鈿夥罩械臒峤馐е剡M(jìn)行了初步的研究。1試驗(yàn)部分11儀器和樣品1)儀器試驗(yàn)采用的是德國 NETZSCH公司生產(chǎn)的型號(hào)為STA409C的熱天平和由 SHIMADZUPHILPPINES MANVFACTURING INC(SPM)廠家生產(chǎn)的型號(hào)為AW120的電子天平;測量范圍0~120g;測量精度:0.1mg2)樣品試驗(yàn)所用的樣品為廢舊輪胎 Waste Tyre(WT),選用青島綠葉橡膠有限公司生產(chǎn)的廢舊輪胎膠粉。1.2試驗(yàn)方法向加熱爐的坩堝內(nèi)加入50mg左右的廢舊輪胎樣品,同時(shí)向加熱爐通入高純的氮?dú)怛?qū)出加其中的空氣。氮?dú)饬魉佟⑸郎厮俾?、升溫終溫和保溫時(shí)間均由程序設(shè)定。試驗(yàn)的整個(gè)進(jìn)程由儀器自動(dòng)記錄重量變化的信號(hào);反應(yīng)完成后,儀器冷卻后取出試樣,觀察試樣的變化情況。用 ORIFIN軟件直接處理所有數(shù)據(jù)、圖表及計(jì)算,可以減少處理數(shù)據(jù)所帶來的誤差。1,3測定條件氣氛:N2;N2流量:20、30、90ml/min;升溫速率:10、30℃/min;終溫:1000℃;終溫保留時(shí)間:20min2結(jié)果與討論2.1廢舊輪胎在各種條件下的熱解各種條件下廢舊輪胎的TG/DTG曲線如圖1所示。由圖1可以看出,不論是何種條件,得出的TG/DTG曲線基本相似,所以以圖1(d)為代表來分析廢舊輪胎在氮?dú)庵袩峤獾倪^程。從圖1(d)可以看出,廢舊輪胎熱解有一個(gè)明顯的失重區(qū)域,在這個(gè)失重的區(qū)域內(nèi),劇烈失重出現(xiàn)在300℃左右開始,失重速率達(dá)到最大時(shí)的溫度為396.3℃左右中國煤化工:重大致可以分為3個(gè)階段:①低溫時(shí)包括有少量水分、焦油、揮發(fā)性物質(zhì)和有CNMHG溫度的升高,[收稿日期]2011-10-25[作者簡介]王林郁(1976-),男,2000年大學(xué)畢業(yè),碩士,助教,現(xiàn)主要從事應(yīng)用化學(xué)方面的教學(xué)與研究工作第9卷第1期王林郁:廢舊輪眙熱解的熱重分析·13·天然橡膠裂解14;③高溫階段是合成橡膠的裂解。DTG1000福度/℃流30 mImin升溫率,10t/minb流遠(yuǎn)20mmin升溫遠(yuǎn)率,30℃/min溫度r℃溫度()流遠(yuǎn)30mm升暴道率,30℃/mm(d抗速90 mycin升溫遠(yuǎn)率,30c/min1各種條件下廢舊輪胎的TG/DTG曲線2.2升溫速率對(duì)熱解過程的影響不同升溫速率時(shí)的DTG曲線如圖2所示,從圖2可以看出不同升溫速率會(huì)影響樣品的失重速率:隨B(升溫速率)的增加,最大失重速率也隨之增大,失重反應(yīng)段的溫度區(qū)間也明顯變寬,熱解反應(yīng)達(dá)到最大失重速率的溫度提前。升溫速率對(duì)廢舊輪胎熱解的影響比較大,可能是因?yàn)閺U舊輪胎是不均勻的固體物質(zhì)組成的,不同溫度段析出不同的成分,所以廢舊輪胎的熱解不可能出現(xiàn)的是單個(gè)峰,而是由各成分的峰疊加起來的。而且隨著升溫速率的改變各組分的特性特征也是不同的,所以可以根據(jù)需要的的產(chǎn)物來控制升溫速率從而來控制反應(yīng)的過程。2.3氮?dú)饬魉賹?duì)熱解過程的影響不同N2流速時(shí)的TG曲線如圖3所示,從圖3中可以清晰地看出:在低溫區(qū),氮?dú)獾牧魉賹?duì)樣品失重影響不大。但在廢舊輪胎可分解組分分解接近完全時(shí),當(dāng)?shù)獨(dú)饬魉俚陀?0ml/min時(shí),廢舊輪胎樣品在420~900℃還有一個(gè)逐漸失重的過程;而當(dāng)?shù)獨(dú)饬魉俪^30ml/min時(shí),廢舊輪胎樣品可分解組分接近于完全分解。因此,氮?dú)饬魉賹?duì)廢舊輪胎熱解會(huì)產(chǎn)生影響,主要原因是當(dāng)?shù)獨(dú)饬魉佥^低時(shí),氮?dú)獠荒芗皶r(shí)帶走熱量,使顆粒內(nèi)外溫差變大,有可能影響內(nèi)部熱解的進(jìn)行B=10℃/mi中國煤化工1000CNMHG800 1000溫度r℃溫度/℃圖2不同升溫速率時(shí)的DTG曲線圖3同N2流速時(shí)的TG曲線14長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)理工*化學(xué)與環(huán)境工程2012年1月4結(jié)論通過TG/DTG分析,廢舊輪胎的熱解有一個(gè)很明顯失重區(qū),即廢舊輪胎的快速熱分解發(fā)生在200℃左右,分解速率最大發(fā)生在396.3℃左右,當(dāng)溫度達(dá)到500℃時(shí)就有60%以上的組分發(fā)生分解,溫度再升高分解速率會(huì)降低,但其后失重百分率相差很小;升溫速率對(duì)廢舊輪胎的熱解影響比較大,同時(shí)也比較復(fù)雜,即隨著升溫速率的提高而最大失重速率明顯增大,同時(shí)失重反應(yīng)段的溫度區(qū)間也會(huì)變寬,而且熱解達(dá)到最大失重速率的溫度也會(huì)提前,但升溫速率變化對(duì)快速失重的失重百分率影響不大;氮?dú)饬髁繉?duì)熱解的影響不大。參考文獻(xiàn)][1] Leungdyc, Wang C L. Kinet ic Study of Scrap t yre Pyrolysis and C om bust ion [J. Journal of Analyt ical and Appli ed Pyroly sis1998,45(2):153-159[2]Kawakami S, LnouE K, Tenaka H, et al. Thermal Convers ion of Solid Wasters and Biomass [A]. American Chemical Society Sym-posium Series 130 [C]. Washington, 1980: 423-557.[3]崔洪,楊建麗,劉振宇,廢舊輪胎熱解行為的TG/DTA研究[].化工學(xué)報(bào),1999,50(6):826-833[4] Larsen M B, Schultz L, Glarbor P, et al. Devolatilization Characteristics of Large Particles of Tyre Rubber under Combustion Conditions [n.Fuel2006,85(10/11):335-1345.[5]蘇亞欣,張先中,趙兵濤,廢輪胎粉的熱解特性及其動(dòng)力學(xué)模型[.東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008(6):740-743[編輯]洪云飛(上接第8頁)各項(xiàng)重要因素:隨著復(fù)合鐵鈦粉用量的增加,涂料的耐鹽霧性能先升髙后表4水性防腐涂料基本性能測試結(jié)果降低,最終確定復(fù)合鐵鈦粉用量為測試項(xiàng)目測試結(jié)果JG/T2242007建筑用鋼結(jié)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)防腐涂料25%wt;隨著改性磷酸鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表干時(shí)間/h≤1GB/T1728-89增加,涂料的耐鹽霧性逐漸提高,考實(shí)干時(shí)間/h≤12GB/T1728-89附著力/級(jí)GB1720-79慮到成本的影響改性磷酸鋅用量定為細(xì)度/pm≤60GB172479涂料的耐鹽霧性能先提高后逐漸下降,舞/cm505%wt;隨著水性丙烯酸乳液的增加,耐沖擊≥30GB/T1732-93異常96h無異常GB/T927488耐水性480h無異常168h無異常GB/T1733-93丙烯酸乳液用量選取25%wt為宜。耐鹽水性720h涂膜完好120h無異常GB10834-89在保證涂料的基本性能符合相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)的情況下,選取pH值為8,PVC在30%~40%的范圍內(nèi),其綜合性能最好,涂料的耐鹽霧性提高到408h。新產(chǎn)品使得普通水性丙烯酸涂料在保持其原有各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),適用范圍有了明顯的擴(kuò)大使用壽命明顯增強(qiáng),尤其在在鋼結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域、溫暖潮濕地域以及海洋周邊等鹽含量較高地區(qū),將發(fā)揮巨大作用。參考文獻(xiàn)][1]劉國旭,荊旺,水性醇酸涂料耐鹽霧的研究[J].上海涂料,2009,47(6):33-35.[2]李婷,探析低碳水性涂料乳膠漆的運(yùn)用和市場前景[刀,上海建材,2011(4):15-16.[3] Belaroui F, Grohens Y, Marie P, et al. Recent results and perspectives on some aspects of latex film formation: drying, coalescence anddistribution of additives [] Progr Colloid Polym Sci, 2004,128:159-162.中國煤化工[4]陳澤森,劉俊才,水性建筑涂料生產(chǎn)技術(shù)[M,北京:中國紡織出版社,2007:CNMHG[5]方健君,馬勝軍,沈海鷹,改性磷酸鋅的防腐性能研究〔冂.涂料工業(yè),2009,39(10):57-59[編輯]洪云飛