DSC法研究水分含量对低分子量MUF树脂固化特性的影响

  目的  探究水分含量对低分子量三聚氰胺脲醛（MUF）树脂溶液固化特性的影响,为阐明树脂浸渍材在不同干燥阶段、不同空间层位中的树脂固化特性提供数据支撑。  方法  以实验室自制的MUF树脂溶液为研究对象,将其稀释成20%、30%、40%、50%后进行升温差示扫描量热测试（DSC）,通过外推法消除升温速率对峰顶温度的影响,拟合求解其最佳固化温度,定性阐述水分含量对MUF树脂固化特性的影响,并运用Kissinger微分法和Flynn-Wall-Ozawa积分法计算20%、30%、40%、50%树脂溶液固化反应的表观活化能,定量分析水分对树脂固化特性的影响。  结果  随着MUF树脂溶液质量分数的降低,DSC曲线中峰顶温度整体上呈现向高温方向偏移的趋势,但是在升温速率15和20 ℃/min条件下,20%树脂溶液DSC曲线的峰顶温度峰位置向低温区域发生了偏移;通过外推法得到的20%、30%、40%、50% MUF树脂溶液的最佳固化温度分别为93.99、90.71、85.46和79.71 ℃;运用Kissinger微分法计算得到其表观活化能分别为92.94、82.37、65.93和50.68 kJ/mol,其结果与Flynn-Wall-Ozawa积分法验算结果相近。  结论  整体上,消除升温速率的影响后,水分对树脂固化反应起阻碍作用,并且水分越多,阻碍效应越明显;但在较高升温速率（15和20 ℃/min）条件下,20%MUF树脂溶液的DSC测试结果表明水分促进树脂固化反应,这可能是由分子运动加剧造成的。      

喹诺酮类(吡哌酸、诺氟沙星)药物的热分解特性研究

分别采用差示扫描量热法(DSC)、热重法(TG)和微分热重法(DTG),研究了喹诺酮类(吡哌酸、诺氟沙星)抗菌药的热分解动力学过程,计算了其热分解动力学参数——活化能(E),分析了其热分解机理,并剖析了喹诺酮类药物有机结构上的差异。     

菌糠热解特性及动力学分析

运用热重分析法在空气气氛中研究了基质为棉籽壳菌糠的热解过程。在不同升温速率(10、20、30℃/min)下,对热解TG、DTG曲线进行分析,得出原料热解分为失重阶段、预热解阶段、热解阶段、炭化阶段4个阶段。运用Satava法推断出原料热解机理函数为G(α)=(1-α)-1;采用Coats-Redfern法结合机理函数建立动力学模型,所得结果与Ozawa法值相近,说明此法可用来计算原料动力学参数。     

基于热重红外联用技术的竹综纤维素热解过程及动力学特性

利用热重红外联用技术(TG-FTIR)研究了竹材综纤维素在不同升温速率下(5.0, 10.0, 15.0, 20.0和30.0℃·min-1)的热解特性和热解动力学。热重分析/热重一次微分曲线(TG/DTG)表明:竹材综纤维素热解可分为干燥、快速裂解和慢速裂解等3个阶段; 随着升温速率增加, TG/DTG曲线往高温一侧移动; 竹综纤维素热解过程发生复杂的化学反应, 包括多重、平行和连续反应; 热解挥发分主要由小分子CO, H₂O, CH₄和CO₂, 以及一些醛类、酮类、酸类、烷烃、醇类和酚类等有机物组成。利用无模式函数积分法, 即Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)积分法, 对其热解动力学进行研究。结果表明:竹材综纤维素的活化能随着转化率的升高先增大后减小再增大, 活化能数值的变化与纤维素/半纤维素不同的热解特性有紧密联系。     

谷子秸秆的热解特性及傅里叶红外光谱分析

为深入探讨谷子秸秆热解工艺的过程和机理,采用热重分析仪(TGA)对比分析了谷子秸秆在5个(5,10,15,20,25℃·min-1)不同升温速率下的热解特性,使用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)两种方法分别计算了谷子秸秆在13个(15%~75%)转化率下的活化能值及其偏差,同时选取不同终止温度(半纤维素反应后、峰值以及纤维素反应后所对应的温度),采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析谷子秸秆热解剩余物的有机结构。结果表明:谷子秸秆的热解过程可分为四个阶段,并且在5种升温速率下的热解趋势相似,但随着升温速率的提高,热解会出现热滞后现象。通过KAS方法计算的活化能值为52.93~103.95k J·mol-1,FWO方法计算的活化能值为54.85~104.31k J·mol-1,FWO方法获得的活化能值略高于KAS方法 ,数值的差异是因为计算过程中选取的近似值不同,虽然两种计算方法的准确性不同,但计算的活化能值都随转化率的升高先下降后上升,最高的活化能值出现在转化率为75%时,此时处于热解反应的后期,反应的进行相对困难,这表明木质素的分解相对困难。同升温速率、不同终温下热解所得谷子秸秆的红外光谱图整体走势一致,主要基团吸收峰的位置变化不大,但吸收峰的强度有明显差异,当终止温度超过400℃时,甚至有个别吸收峰慢慢消失,此时谷子秸秆高分子聚合物基本上都已经被分解成小分子。升温速率对整个热解过程的影响不大,不同升温速率下,热解的终止温度相近时,剩余物的成分相似,光谱图的曲线也趋于一致。为生物质热解反应器的设计提供了合理的科学依据。     

不同畜禽粪便的热解特性及反应动力学

对猪、牛和鸡3种主要种类畜禽粪便在以高纯氮气为载气的条件下进行热重-差热(TG-DSC)分析,同时考察不同升温速率(10、20和50℃/min)对鸡粪样品热解过程热解特性和热焓的影响。热重试验样品粒度为0.5mm,所有样品均从室温加热至1 000℃。试验结果表明:畜禽粪便类生物质热解过程主要包括脱水、主要热裂解和炭化3个阶段,3种畜禽粪便样品失重主要集中在126～438℃;不同种类畜禽粪便样品和不同升温速率,鸡粪样品的DTG、DSC曲线差异明显,但各自的DTG和DSC曲线有很好的对应关系;基于Coats-Redfern法应用反应级数模型和扩散模型选择回归系数最高的值表示样品的反应级数和反应机理,得出鸡粪活化能的平均值为73.4kJ/mol,猪粪、牛粪活化能分别为114.2和88.5kJ/mol。     

不同升温速率下落叶松的热解特性研究

为深入探讨落叶松热解机理,获得更多高品位的实用燃料。采用热重法对比分析了落叶松在3组不同升温速率(15～55,110～150,210～250℃·min~(-1))下的热解特性,利用Coats-Redfern方法计算了落叶松在低升温速率(15,25,35,45,55℃·min~(-1))下的活化能值,同时采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析法对落叶松原物料和不同终止温度下的热解剩余物的化学结构进行了对比分析。结果表明:落叶松的热解过程分为干燥、预热解、热解和炭化四个阶段,主热解反应在200～400℃,随着升温速率的提高,最终失重率没有明显变化,最终固体残留物的质量分数在19%～22%,但是最大热解速率随着升温速率的提高从8.95%·min~(-1)增大到144.35%·min~(-1)。落叶松在低升温速率下热解趋势相似,随着升温速率的升高,TG热解出现热滞后现象,DTG主热解区间所需的温度范围扩大;在两组高升温速率下,整个TG曲线排列不再呈现上述规律,DTG曲线在纤维素和半纤维素热解峰区域仍表现出与低升温速率相同的变化规律。Coats-Redfern法计算落叶松低升温速率下的热解活化能值为81.28～95.61kJ·mol~(-1),拟合曲线表现出了良好的线性关系,表明落叶松的热解为一级反应。在不同低升温速率、相同终止温度下落叶松样品FTIR光谱图整体走势基本一致,随着热解反应的进程,主要基团吸收峰的位置变化不大,但在相同的吸收峰处存在明显的强度变化,部分吸收峰的强度逐渐降低甚至消失,说明此时落叶松的组成及组分含量发生了变化,热解基本完成。本研究为生物质热解工艺提供了理论依据和参考数据。     

Al(OH)_3对树脂型阻燃剂的阻燃增效作用

为探讨Al(OH)3作为树脂型阻燃剂之阻燃协效作用,以树脂型阻燃剂(UDFP)为主剂,采用热分析法(TG、DTG、DSC)探讨其添加Al(OH)3前后处理和未处理杉木粉的动态,并用此技术对纯Al(OH)3的热性质也进行了相应的研究.结果表明:在219.44～315.09℃范围内,Al(OH)3于热分解脱水的过程中吸收了大量的热;热重分析表明Al(OH)3的加入可使木材热解时的起始温度降低,失重减小,产炭量相应增加;DTG曲线峰温降低,峰形变小,差热分析表明,尽管添加Al(OH)3前后的DSC图谱相似,在两曲线上均出现了2个明显的吸热峰,但后者峰温前移,峰形略显尖锐.     

落叶松木材的热解特性

采用热重分析仪研究了在不同升温速率、粒径下,落叶松树皮和实木的热解特性.结果表明:升温速率升高使热重(TG)和微商热重(DTG)曲线向高温侧移动,热解主要阶段变宽;粒径增大,DTG曲线温度增加,GDT绝对值减少;落叶松树皮GDT最大值为-0.0048,落叶松实木GDT最大值为-0.01,落叶松实木的热解转化率大于落叶松树皮的热解转化率.     

滤泥的热解特性及动力学分析

【目的】研究滤泥的热解特性、动力学和热力学性质,为滤泥热解提供科学依据。【方法】采用定量法进行工业分析和元素分析;采用热重分析法,以5、10、15、20、25和30℃/min加热速率从室温加热至800℃,运用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)3种方法处理热重试验数据。【结果】滤泥灰分含量为44.34%,挥发分含量为52.88%,C、H、N、S和O的重量百分比含量分别为24.96%、4.04%、1.98%、5.82%和18.86%,高位发热值(HHV)为11.39 MJ/kg。由TG(热重分析)曲线可知热解主要分为3个阶段进行,分别为微失重阶段(110℃左右)、快速热解阶段(150～510℃)和炭化阶段(510～800℃),不同加热速率下DTG(热重分析一阶微分)曲线峰值差别明显。运用FWO和KAS方法计算得出的平均活化能(Eα)分别为322.28和321.93 kJ/mol,平均焓变(ΔH)为289.04和288.24 kJ/mol,平均吉布斯自由能变(ΔG)为207.87和208.01 kJ/mol,熵变(ΔS)由负值持续增加为正值。【结论】较低的加热速率有利于滤泥的热解反应;FWO和KAS模型均能较好地描述滤泥热解过程,整个热解过程符合热力学第二定律,是一个复杂多步的吸热过程。     

国内典型烤烟烟叶的燃烧行为与动力学特性研究

采用热重分析法,全面考察了37个不同产地部位的国内典型烤烟烟叶在4个不同升温速率下的燃烧行为.结果表明,烤烟热解主要分为失水、挥发份析出与燃烧、焦炭燃烧与燃尽阶段;升温速率的改变对TG/DTG曲线产生明显的影响.运用K-A-S法对烤烟在热解过程中的不同转化率下进行动力学分析,给出了所有样品不同阶段的活化能分布,并且发现低温段的活化能高于高温段.最后,对比分析了不同产地、部位活化能的分布情况.     

影响热重曲线的因素分析

对影响热重(TG)曲线的主要因素(试样量、升温速率、气氛、浮力效应、挥发物冷凝、试样皿等)进行了分析，并提出了相应的解决办法。     

热重法对椰子油的氧化稳定性及动力学研究

[目的]通过热重分析研究椰子油的氧化稳定性及动力学。[方法]分别在不同气氛(空气、氮气)和不同升温速率(2、5、10、20、25、40℃/min)下对椰子油进行氧化稳定性分析和动力学分析。[结果]椰子油在氮气气氛下更稳定;相同条件下,升温速率越快,氧化分解温度越高。由Flynn-Wall-Ozawa法计算椰子油的活化能为60.50 k J/mol。[结论]氮气可以防止椰子油氧化;升温速率越快,椰子油越不稳定。研究可为椰子油的加工和储藏提供理论依据。     

基于多重扫描法对棉秆热解动力学的研究

本文基于多重扫描法对棉秆热解行为及机理进行了研究。结果表明,棉秆热解在30~600℃热解区间,分为四个区域,分别为失水、解聚"玻璃化转变"、主热解及炭化阶段,主反应区热重曲线和微分热重曲线都向高温方向移动。对主热解阶段采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Friedman-Reich-Levi(FRL)动力学模型对活化能E进行求解,在转化率10%到70%的范围内,棉杆的主热解阶段活化能十分稳定,两种方法的求解结果非常接近,而且线性拟合度很高。对实验数据进行非线性拟合,确定棉杆热解机理满足Avrami-Erofeev方程反应级数为0.4,机理函数形式为,G(α)=[-ln(1-α)]2/3,f(α)=5/2(1-α)[-ln(1-α)]3/5。     

FRW阻燃中密度纤维板的热性能分析

采用热重(TG)、微商热重(DTG)和差式扫描量热(DSC)分析法,对FRW阻燃中密度纤维板和普通中密度纤维板进行了系统的热解行为研究。结果表明:FRW阻燃中密度纤维与普通中密度纤维板相比,其质量损失率明显减少而成炭率显著提高,热分解的起始温度和最大质量损失速率时对应的温度均比普通中密度纤维板有所提前,说明新型木材阻燃剂FRW促进了中密度纤维板的成炭过程,降低了板材的热分解速度,减少了可燃性挥发物的产生,从而使FRW阻燃中密度纤维板获得更好的热稳定性和优异的阻燃效果。     

升温速率对成型生物质热解过程的影响

【目的】研究不同升温速率下成型生物质的热解炭化规律。【方法】采用自行设计的热解试验装置,测定不同升温速率(5,7,10,15℃/min)条件下成型生物质热解过程中失重(TG)、失重速率(DTG)、工业成分(挥发分、灰分、固定碳含量)的变化及所需的活化能。【结果】通过动力学拟合,得到描述成型生物质热解过程的最合理机理函数,据此推测成型生物质热解反应机理为内扩散控制过程。当升温速率为10℃/min时,热解过程活化能最小,为195.52kJ/mol。在不同升温速率下,成型生物质热解过程中的TG曲线逐渐向高温区移动,且失重速率呈先增大后减小的趋势,在升温速率为5,7,10,15℃/min时,成型生物质的失重速率分别在322,427,448,554℃时达到最大,其值分别为0.804,0.649,0.512,0.466%/℃,可知在成型生物质热解炭化过程中,随着温度的增加失重速率呈先增大后减小的趋势,达到最大失重速率时的温度随升温速率的增大而升高,热解后成型生物质固定碳含量随着升温速率的增大而降低。【结论】较低升温速率热解有利于成型生物质热解成炭。     

氯乙烯——丙烯酸丁酯共聚物热解机理的研究

本文用TG—DSC法研究氯乙烯(VC)—丙烯酸丁酯(BA)共聚物的热降解机理.考查了升温连率(β)、气氛对热降解的影响.实验表明;随β值增大、VC—BA共聚物的热降解出现最大降解速率时的温度(T_p)和降解10%时的温度(T_0.1)都升高,但对最终降解率影响不大;在气氛一定时,T_P时的降解率是一个常数.在氮气气氛中的T_P比空气气氛中的T_P高,且VC—BA共聚物的热降解反应是吸热反应,它的降解分两步进行,第一步是脱除支基,第二步是主链断裂;在空气气氛中,VC—BA的热降解是放热反应,降解分三步进行(第三步有待完成),第一步也是脱除支基,第二步也是主链断裂.     

胡椒的热分析动力学

采用热重法(TG)和微分热重法(DTG)研究黑、白胡椒在空气流中的热稳定性。根据热分析试验数据,采用Coats-Redfern热分析获取动力学参数的方法计算黑、白胡椒的热分解反应活化能E,通过比较而判断黑、白胡椒的热稳定性。结果表明:用热分析方法可以快速、科学、经济地判定胡椒的稳定性和储存条件。     

增钙混合煤粉燃烧特性试验研究

以低硫兖州煤为试验煤种进行了增钙混合煤粉燃烧特性试验研究,并对试验获得的混合煤粉样品TG,DTG和DSC曲线进行分析.结果表明,增钙混合煤粉燃烧热失重速率曲线相对于原状煤而言明显变得平缓,且随着添加剂比例的增加,热失重速率曲线变得更加平缓;混合煤粉燃烧速率降低,燃烧明显分为2个阶段,燃烧后移趋势增大;随着添加剂比例的增加,着火温度都有所升高,着火延迟时间变长,稳定性降低.由于混合燃料的可燃组分变少,总折算灰分增大,混合煤粉放热量降低,燃尽时间延长.     

氯化钙对一氧化碳还原分解磷石膏的影响

[目的]探索氯化钙对一氧化碳还原分解磷石膏的影响效果。[方法]以CO作为还原剂,通过TG/DTG对CO还原分解磷石膏的反应过程的研究,探讨磷石膏中掺入5%CaCl2外加剂对还原分解过程的影响。[结果]TG/DTG对CO还原分解磷石膏的反应过程可分为2个阶段：第1阶段即磷石膏中结晶水合物的脱水阶段,第2阶段即CO与磷石膏中CaSO4发生氧化还原反应的阶段。磷石膏失重率随着升温速率呈现先增大后减小的变化趋势,但是变化量不大,而当磷石膏中掺入5%CaCl2外加剂时,随着升温速率的增大磷石膏的失重率将稳定在38%左右不变,同时,第2阶段的反应活化能将大大降低,磷石膏的失重率也会有所提高。[结论]在磷石膏中掺入5%CaCl2外加剂能大大降低CO还原磷石膏的反应活化能,同时能提高磷石膏的失重率。