氧气气氛中紫胶树脂的热分解动力学试验

采用热分解动力学研究方法,在氧气气氛中同时监测紫胶树脂由室温至高温条件范围内的热质量(TG)和差示扫描量热(DSC)曲线,应用相应软件绘制微分热质量(DTG)曲线,测定紫胶树脂有氧热分解过程的特征参数变化;根据TG、DTG曲线,采用4种不同数学方法(Kissinger法、Starink法、FWO法、FRL法)计算紫胶树脂在氧气气氛中的热分解活化能,对计算结果进行了线性相关性检验;应用Malek法计算并推断紫胶树脂在氧气气氛中的热分解数学模型。结果表明:紫胶树脂在氧气气氛中的热分解反应为两步反应,且热分解反应过程中,体系的放热量高于吸热量;由于紫胶树脂具有聚合物特性,其热分解反应最大分解速率温度随升温速率的增大而增大。由于热分解反应体系的反应复杂性,4种数学方法中仅有Kissinger法、Starink法的计算结果具有密切的线性相关性,计算的热分解反应活化能分别为287.192、287.294 k J/mol; FWO法、FRL法的计算结果不具有密切的线性相关性,FRL法的线性相关性较差,但仍可依据FWO法的计算结果并结合TG、DTG、DSC曲线形状进行热分解机理的推断分析。应用Malek法对热分解反应进行了最概然机理函数的计算,紫胶树脂在氧气气氛中的热分解反应最接近于J-M-A方程,依据此方程的反应机理为随机成核和随后生长。依据DSC曲线,紫胶树脂在10、15、20、25℃/min升温速率时,黏流转变的起始、终止及峰值温度平均值,分别为46.6、146.5、80.1℃;计算了紫胶树脂在相应升温速率时的黏流转变焓变和熵变,平均值分别为199.4 J/g、0.56 J/(g·K)。