废弃轮肥在超临界流体中的解聚研究

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在超临界流体中解聚废弃聚合物以获取具有较高附加值的化学单体或燃料是一种较新的废弃聚合物处理方法。介绍了超临界流体的基本性质及其在聚合物回收中的应用,综述了废弃轮胎循环利用现状以及国内外关于废弃轮胎在超临界解聚方面的研究进展。   实验在温度290~410℃,压力3.7~23.0MPa,反应时间20~90min,投料比(超临界流体与废弃轮胎的质量比)3.0~15.0范围内进行,主要研究了废弃轮胎和天然橡胶(NR.)在超临界甲苯、水、环己烷和TO(废弃轮胎在超临界甲苯中解聚得到的含甲苯的混合液)中的解聚反应。产物用气相色谱(GC)、气-质联谱(GC/MS)、热重分析仪(TGA)等进行分析,结果表明,液相产物成分复杂,达一百多种,且分子量大多在300以下。在超临界水中的解聚产物以苯酚类物质为主,其中苯酚在液相中的含量达到41.84%;其余介质中的产物以芳香族和烯烃类为主,如柠檬烯、苯、二甲苯、三甲苯、辛烷,同时在液相中发现了含硫和含氮物质,但含量较低,可以认为原轮胎中的硫基本上留在了固相中。   温度、反应时间、投料比、反应压力等操作参数对解聚率、液相产物分布和柠檬烯含量均会产生影响。实验得出,废弃轮胎在超临界甲苯中解聚反应的最佳条件为:反应温度345℃、投料比8.0、反应时间40min、压力4.2~7.0 MPa,解聚率可达93.0%以上;获得柠檬烯最佳的反应条件是:反应温度330℃、投料比为8.0、反应时间40min、压力为4.5MPa,此时柠檬烯在液相产物中的的含量达16.6%以上。在实验范围内,废弃轮胎在超临界甲苯中解聚的动力学符合一级反应,反应活化能55.90kJ·mol-1。   论文还利用TGA对废弃轮胎的热解反应动力学进行了研究,结果表明,废弃轮胎的热解过程分为三个阶段,反应级数分别为一、二、一级反应,反应活化能分别为36.51kJ·mol-1、89.78 kJ·mol-1、79.96kJ·mol-1。  
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