废旧电子塑料ABS的热解动力学和热解产物的生成机理研究

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真空热解法能够把废旧塑料ABS转化为可再利用的化工原料,既节约了宝贵的化石资源,又实现了废旧电子塑料的高质高用,是一种非常有前途的方法。废旧ABS热重实验表明:热解过程可分为四个阶段;升温速率对热失重有一定的影响,随着升温速率的增加,特征分解温度Ti、Tf和Tm随之提高,但各阶段的最终失重率并无大的改变。热解动力学研究表明:废旧塑料ABS在第二个失重阶段的热解反应级数约为1.5,热解活化能受升温速率和转化率的影响,活化能值155.48-167.87kJ.mol-1之间,整个失重段内的活化能平均值为161.22 kJ.mol-1。频率因子(以InA值计)在11.09-12.12之间。   废旧ABS热解实验表明:裂解产物分为三大类物质:热解气体,热解油,热解固体残渣。ABS真空热解的表观分解温度是350℃;热解终态温度升高有利于对提高热解产率。升温速率对热解产物的宏观分布无明显的影响,但对热解油的积累速率有明显的影响。   热解气体除了氨气和氰化氢气体外,主要是气态烃类化合物,如甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷以及C4和C5类饱和或不饱和烃。主要气态烃的组成明显受到温度影响,随着温度的升高,甲烷和乙烷成为主要产物,即轻烃组分增加,与此同时C5类烃显著减少。   热解油根据沸程被细分为三种馏分:轻质组分(L)、中质组分(M)和重质组分(H)。随着温度升高,轻质和中质组分增多,而重质组分显著减少。热解油中的含溴有机物和含氧化合物主要由ABS中的阻燃剂四溴双酚A(TBBPA)分解所致,也有少部分来自其他塑料助剂。热解油中的含氮化合物主要来源于ABS中的丙烯腈结构单元。   热解固体残渣用傅立叶变换红外光谱对其进行了分析表征,结果表明:随着裂解温度升高,固体残渣的吸收峰变得越来越宽。在较低温度下时,固体残渣中含有较多的胺类化合物,还含有多元苯环结构的化合物。在较高温度下,固体残渣中含有较多的具有环状结构的腈类化合物。   用裂解色谱质谱联用法又研究了废旧ABS热解产物,结果表明:三元聚合物ABS的降解机理是典型的自由基历程,但ABS的降解过程不是三种单体聚合物降解过程的简单叠加,因为这三种单元结构在降解过程相互影响。
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