装饰用壁纸的热解特性研究

文章利用TGA851。型热重分析仪对装饰用壁纸在不同升温速率（10、15、20℃／min）、气氛（氮气、空气）、空气流速（10、30、50m1／min）条件下的热解特性进行了研究。通过研究发现,样品的热解失重与样品的组成成分有关,总失重为各成分失重叠加的结果。增大升温速率使主要热解阶段初始热解温度和最大失重速率对应的温度升高,热解反应速率增加;并且随着升温速率增加,TG曲线向高温区移动。在对气氛的比较中发现,氧气的参与使热解机理发生改变,反应提前,热解速度增快,反应更彻底。而空气流速的增加相当于氧气的输送量增加,新输入的氧气使反应后气体被及时排出,热失重速率提升,反应速度加快,样品在该环境中的火灾危险性增加。通过对样品TG和DTG曲线的计算,求出了各阶段的活化能和频率因子。结果表明,氮气气氛下随着升温速率加快,活化能增加。     

棕垫材料的热解燃烧特性试验研究

利用热重分析仪研究了棕垫材料在火灾中的热解燃烧过程。结果表明,在升温速率为20℃/min时,空气气氛下燃烧过程表现为两步反应,在335℃和470℃出现失重峰,总失重率为95%,两阶段反应活化能分别为108.95 kJ/mol和261.15 kJ/mol;氮气气氛下热解表现为一步反应,在335℃出现失重峰,失重率为80%,反应活化能为103.24 kJ/mol。随升温速率增加,棕垫材料的起始分解温度、失重峰值温度及主阶段热解结束温度均向高温侧移动。燃烧过程中低温段活化能增大,高温段则降低;热解过程中活化能增大;反应级数不变。研究表明,棕垫材料与常见生物质可燃物具有类似的热解燃烧性能,其潜在火灾危险性值得人们关注。     

废胶粉的热重实验及与神华煤粉热解的比较

应用热重(TG)和微商热重(DTG)对废轮胎胶粉(74～250 μm)的热解特性进行研究,并与神华煤粉的热解做了对比.实验的加热速率分别为10 ℃/min、20 ℃/min和40 ℃/min,加热的初始温度为室温,终止温度为600 ℃或800 ℃,气氛为N2,流量为20 mL/min.结果表明,废轮胎胶粉的热解主要失重区可以分为3个阶段: 第1个阶段主要是少量水分和焦油的析出,以及增塑剂和其他一些有机助剂的热分解; 第2个阶段主要是天然橡胶的热分解; 第3个阶段则主要是合成橡胶的热分解.废轮胎胶粉的热解过程随升温速率的增加而向高温方向移动.随着升温速率的升高,热解特性指数越来越大,表明其挥发分析出特性越来越好,即升温速率的提高有利于废轮胎的热解反应进行.粒径在小于1 mm时,热解特性受粒径影响很小.比较发现,废轮胎胶粉热解的初始温度比煤粉低,热解温度范围比煤粉小,热解开始阶段的波动比煤粉轻微,热解的最大失重率比煤粉的大,热解挥发分析出特性更好.     

废电路板热解特性及其动力学分析

分别应用热天平和管式炉反应器对废电路板的热解行为进行实验研究.通过热重分析法,考察了在氮气气氛下,不同升温速率(10 K/min、15 K/min、20 K/min、40 K/min)对废电路板热解特性的影响.结果表明,升温速率对废电路板热解失重曲线有较大影响,反应起始温度,失重率最大时的温度和反应结束温度均随升温速率的提高而相应增加.热解动力学研究表明,废电路板热解反应符合一级反应动力学,反应活化能和指前因子均随升温速率的增大而呈上升趋势,活化能在110～180 kJ/mol,指前因子在2.0×107～1.2×1013 min-1.此外,在管式炉反应器上,考察在同一升温速率(20 K/min)下不同热解终温(400 ℃、500 ℃、600 ℃、700 ℃、800 ℃)对废电路板热解产物产率和气体成分分布的影响.结果表明,当温度在600 ℃以上时,固体残渣的产率变化不大,升高温度只是改变油气比; 电路板热解气的主要成分是H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6和C3H8,气体热值在11.24～15.21 MJ/m3,焦油热值在24.5～27.5 MJ/kg范围内.热解后所得固体残渣是易碎的,其中玻璃纤维部分呈层状分开,很容易对残渣中的金属和玻璃纤维部分进行分离.     

黑木耳废弃菌糠的热解及动力学分析

为有效利用黑木耳废弃菌糠,减轻废弃菌糠造成的环境污染,通过热重分析法(TGA)研究黑木耳废弃菌糠在热解过程中发生的物质变化,研究气体氛围、粒径和升温速率对菌糠热解特性的影响,并进行动力学分析.结果表明,菌糠的热解过程包括失水、微失重、快速热解和炭化四个阶段.气体氛围、粒径和升温速率对于黑木耳废弃菌糠热解试验均有影响:N2气氛下反应过程更加直接,活化能较低;粒径越小,失重速率越高,反应越充分;升温速率越低,活化能也越低.最终计算得出在N2气氛下升温速率10℃/min条件下,反应所需要的活化能E相对较小,为52.010 kJ/mol.     

废弃FR4环氧树脂覆铜板热解特性及固体残余物组成

采用TG(热重分析仪)和自制小尺度管式炉热解试验台架装置分别探讨了电子废弃物FR4环氧树脂玻璃纤维覆铜板在纯N2气氛中,以10 K/min升温速率加热到800℃的热解特性及在不同热解终温、停留时间下的固体残余物质量分布规律;采用SEM(扫描电子显微镜)分别对2种热解终温(450℃、550℃)下热解后玻璃纤维布进行微观形貌表征。TG热解结果表明,试样在N2气氛下热分解反应主要集中在第1阶段(300~400℃),失重量占总失重量65.55%,500℃后热解残余率趋于不变;管式炉热解结果及残余物表观微观形貌表明,热解温度和停留时间对玻璃纤维析出产率影响较大,而对铜析出产率几乎没有影响。当热解温度为550℃且停留时间保持10min时,废弃FR4环氧树脂玻璃纤维覆铜板可充分热解,玻璃纤维层间的环氧树脂系胶结剂已分解完毕,热解残余率达到最低值且玻璃纤维布自身未见明显变化。研究表明,通过热解焚烧技术电子废弃物资源具有规模化再利用的可能性。     

基于热重分析的油菜秸秆热解特性研究

采用热重及热重红外光谱联用技术(TG-FTIR)研究油菜秸秆在不同升温速率和粒径状态下的热解特性。结果表明:升温速率越高,油菜秸秆热解起始温度及失重峰所在温度越高;样品的粒径越小越有利于热解反应;使用电镜观察,热解前后秸秆内外层有明显变化,热解后的物料表面会出现大量褶皱和晶体状颗粒物质;热解分阶段进行,在20℃/min的升温速率下,FTIR检测出的主要热解气态产物为H2O、CH4、CO2、CO和部分气化状态的羰基类化合物、芳香族类化合物、胺类化合物。     

基于升温速率的生物质三组分热解特性研究及动力学比较

为了研究升温速率对生物质三组分的热解特性影响，利用同步热分析-质谱联用仪(Thermogravimetry/Differential Scanning Calorimetry-Mass Spectrum, TG/DSC-MS)对不同升温速率(μ=1℃/min、5℃/min、10℃/min、20℃/min)下的热解试验进行分析，并采用Coats-Redfern法、Doyle法和分布活化能模型(Distribution of Activation Energy Model, DAEM)法对热解动力学参数进行计算与比较。结果显示：1)随升温速率增大，三组分生物炭产率减小，热解气和热解油产率增大。2)随升温速率增大，气体产物最大析出速率增大。其中，当升温速率为1℃/min时，气体产物析出速率变化不大。3)随升温速率增大，三组分热解失重率变化不大。4)随升温速率增大，DTG(Derivative Thermogravimetry)曲线最大失重峰右移，最大热解失重速率减小。5)随升温速率增大，纤维素DSC曲线最大吸热峰右移，峰值增大，吸热峰面积增大。此外，半纤维素和木质素最大放热峰右移，峰值增大，...     

几种典型木质地板材料的热重比较实验研究

利用Mettler-Toledo同步热分析仪对市场上利用率比较高的四种木质地板在不同程序控制升温,和不同气氛流量条件下的热解特性进行了研究.同时,为了更好地对地板材料的热解特性进行深入了解,以实木地板为例,验证了升温速率对热分解过程的影响.通过研究发现,四种地板样品的热解过程分为三个阶段,但每个阶段的峰值大小和峰面积各不相同.同时,气氛流量中氧气的参与使热解机理发生改变,反应时间提前,温度升高,热解速度加快.通过对比受热期间的TG、DTG和DSC曲线,确定失重范围,以及各成分的残炭百分比,可以得出四种地板材料试验成分的火灾危险性,即,实木地板的火灾危险性低于其它三种地板材料.     

煤质粉末活性炭自燃和热稳定性分析

针对煤质粉末活性炭最显著的热危险特性——自燃危险性进行试验。采用粉尘层最低着火温度测定系统对煤质粉末活性炭进行自燃试验,测定煤质粉末活性炭的最低着火温度;采用SDT Q600热重分析仪测定煤质粉末活性炭在氮气和空气气氛中以20℃/min的速率升温至700℃时的热解和燃烧特性,通过TG/DTG曲线计算其着火温度,并进行热稳定性评价。粉尘层自燃试验结果表明,煤质粉末活性炭最低着火温度为400℃,具有自燃危险性,易形成阴燃;氮气气氛中热解试验表明,热解过程经历了室温~120.0℃和280.0~700.0℃两次轻缓失重阶段,646.44℃时挥发分热失重速率最大,对应热失重速率峰值为0.082 6%/℃,自燃危险性较低;空气气氛中燃烧试验表明,燃烧过程经历了室温~95.5℃和300.0~600.0℃两次剧烈失重阶段,分别为吸附水分受热蒸发和氧化生成的有机官能团分解脱附导致,565.35℃时挥发分热失重速率最大,对应热失重速率峰值为13.20%/min,粉末较强的氧气吸附效应和较低的导热系数导致其自燃倾向较高,火灾危险性较大。     

温拌阻燃沥青混合料阻燃效果评价

通过氧指数、质量损失率及路用性能试验,研究EC130温拌剂、FRMAX型阻燃剂对沥青混合料阻燃效果的影响。试验结果显示,相比普通沥青混合料,阻燃沥青混合料、温拌阻燃沥青混合料氧指数分别增加23.3%、25.6%,质量损失率减小28.0%、32.0%,残留动稳定度增加14.0%、16.1%,残留最大弯拉应变增加14.1%、17.1%,冻融劈裂强度比增加5.3%、9.0%。相比普通沥青路面,阻燃沥青路面、温拌阻燃沥青路面发生火灾时能够减少34.0%、41.1%的毒害气体生成,并减少路面修补所需的混合料质量。其次得出普通沥青路面、阻燃沥青路面及温拌阻燃沥青路面的质量损失率、残留动稳定度、残留最大弯拉应变、残留冻融劈裂强度比与燃烧时间的关系模型。结果表明:阻燃剂对沥青混合料的阻燃效果显著;温拌剂有助于阻燃剂更好地发挥阻燃作用,降低火灾对道路的破坏,降低隧道火灾发生时有害气体的生成,提升隧道安全性。     

膨胀聚苯乙烯热分解动力学分析和寿命预测

针对既有聚苯乙烯泡沫类外墙外保温系统的防火问题,在空气和氮气气氛下对非阻燃和阻燃型膨胀聚苯乙烯泡沫进行了热重分析。样品由10℃/min、20℃/min、40℃/min和50℃/min四个升温速率从室温加热至800℃。热分解动力学参数由Flynn-Wall-Ozawa(FWO)等转化率方法和多参数非线性回归方法(multivariate non-linear re-gression method)计算,结果表明六溴环十二烷(HBCD)阻燃剂可一定程度上提高EPS的热稳定性。EPS在空气和氮气气氛下热解可认为是单步反应。非阻燃聚苯乙烯泡沫在空气和氮气气氛下的热解过程可由自催化n阶反应机理描述。阻燃EPS在空气气氛下的热解机理为自催化n阶反应,在氮气气氛下则为n阶反应机理。基于动力学参数和反应机理,对聚苯乙烯泡沫在不同温度下的寿命进行了预测。     

刨花板及其木质原材料燃烧热解特性对比试验

为研究刨花板与木质原材料热解燃烧过程的区别,利用热重分析仪对空气和氮气条件下刨花板及其木质原材料进行研究。深入分析材料的燃烧热解失重过程的热重法和微商热重法曲线特性,确定了材料的燃烧特征参数。材料的燃烧热解动力学过程符合"双阶段一级反应"模型,利用考斯特-瑞地芬(Coats-Redfern)方法求得对应失重阶段的动力学参数。通过对比发现,刨花板较其木质原材料着火温度低,燃尽温度高,综合燃烧特性指数低;燃烧热解活化能和频率因子低,高温段失重率高;燃烧最终剩余质量和其木质原材料基本相同,热解剩余质量大于木质原材料。根据试验现象对刨花板燃烧热解过程中胶黏剂的作用机理进行了推断。     

4种典型易燃烟煤的着火特性分析*

为了研究典型易燃烟煤的着火特性,预防和控制煤尘爆炸,采用粉尘云最低着火温度实验装置和同步热分析仪,分别研究崔木长焰煤、东荣二矿气煤、察哈素不粘煤和丁集焦煤4种烟煤在不同条件下的煤尘云最低着火温度和煤尘热解过程。研究结果表明:当煤尘云浓度从0.90 kg/m3上升到5.99 kg/m3时,4种煤尘的最低着火温度先降后升,在1.50 kg/m3煤尘云浓度时,4种煤尘的最低着火温度均达到最小,分别为450,580,610,620 ℃。随着升温速率的升高,煤的着火温度、峰值温度、燃尽温度和煤样最大放热量整体呈上升趋势,失重率整体呈下降趋势,在5~20 ℃/min的升温速率范围内,崔木长焰煤、东荣二矿气煤、察哈素不粘煤和丁集焦煤热解过程中的最小着火温度分别为354.17,404.37,443.18,484.13 ℃。4种烟煤的最低着火温度和热解过程中的最小着火温度有相对应关系,研究结论可为以上4个煤矿的具体煤样研究和数据分析提供参考依据。     

废旧电路板中溴的回收工艺研究

在废旧电路板热解处理过程中,溴化阻燃剂分解产生大量溴化氢,为了减少溴化氢对热解设备和环境的危害,提出了碳酸钙吸附分离溴化氢的处理工艺,生成的溴化钙通过水的浸取、过滤、蒸发、浓缩等过程,获得了质量分数为52%,密度为1.7 g/mL的溴化钙水溶液.研究了热解温度、碳酸钙用量对溴化钙产率的影响规律及溴化钙的浸取工艺条件.热解吸附试验表明,碳酸钙与电路板的质量比为1.2～1.4,热解温度约为600 ℃时,溴化钙的产率最高可达86%;浸取试验表明,溴化钙的单次浸取率随浸取剂的浓度增大而降低,随温度升高而提高.溴的回收率主要取决于溴化钙的产率,通过选择合适的热解吸附条件,废旧电路板中溴的总回收率高于80%,所回收的溴化钙液体产品主要技术指标接近同类市售产品.     

溴-锑-磷协效阻燃体系对聚丙烯土工格栅阻燃和生烟性能的影响

利用极限氧指数、垂直燃烧试验、酒精喷灯燃烧试验、锥形量热仪、热重分析和力学性能测试等手段研究了溴-锑-磷阻燃体系对聚丙烯(PP)土工格栅的力学性能、燃烧性能、生烟性能和热解特性的影响。结果表明,低添加量(质量分数≤5%)的溴-锑-磷阻燃体系对PP土工格栅的拉伸强度和断裂伸长率影响较小,但明显提高了材料的阻燃性能,其中质量分数5%的四溴双酚A-双(2,3-二溴丙基醚)(八溴醚)-三氧化二锑阻燃PP的峰值热释放速率(HRR)和总释放热(THR)相比于纯PP分别下降了39.98%和26.03%。八溴醚-三氧化二锑阻燃体系与红磷复配时还表现出较好的协效作用,当溴-锑与磷的质量比为3∶2时,协效阻燃效果最优,仅添加5%的协效阻燃体系便可使PP的LOI和UL 94等级分别达到27.9%和V-0级,并通过酒精喷灯燃烧试验。与纯PP相比,溴-锑阻燃体系虽降低了PP的HRR和THR,但增大了燃烧过程中的生烟速率(SPR)和总产烟量(TSR),而红磷的加入能有效降低溴-锑阻燃PP的生烟量。热重分析表明,溴-锑-磷协效阻燃体系表现出较好的气相阻燃作用,能有效降低PP的热裂解速率,增强了PP的阻燃性能。     

刨花板热解及燃烧特性热重模拟实验研究

对刨花板的变工况热解行为进行了热重分析和差热分析研究。将试样分别加热到一定温度做空气变氮气热重试验,模拟实际火场中由富氧到缺氧的状态;在试样加热过程中,在不同的温度点由空气转变为氮气,经过一段时间的升温后,再由氮气转变为空气,模拟火场中的回燃情况。通过结果分析,深入研究了环境气氛变化对试样热解的影响。用一级的动力学模型进行了模拟,给出了热解主反应阶段的动力学参数。     

GP/APP膨胀阻燃体系对硅橡胶复合材料阻燃及抑烟性能的影响

为了探究石墨粉 (GP) 与聚磷酸铵 (APP) 膨胀阻燃体系对硅橡胶复合材料的阻燃及抑烟特性的影响,采用锥形量热仪 (CCT)、热重分析仪 (TG) 及极限氧指数测试仪 (LOI) 对阻燃硅橡胶复合材料进行表征。研究结果表明:与单独添加膨胀阻燃剂APP的阻燃硅橡胶相比,添加GP/APP膨胀阻燃体系可有效提升燃烧过程中形成的膨胀碳层的致密度,降低阻燃硅橡胶复合材料的热释放速率及总烟释放量,提高阻燃硅橡胶复合材料高温阶段的热稳定性,提升阻燃硅橡胶复合材料的燃烧成炭率和质量保持率; 使阻燃硅橡胶复合材料的氧指数值增大。     

KFR-2特种饰面型防火涂料的热解动力学分析

利用梅特勒TA4000,25-TC15型热分析仪对KFR-2特种饰面型防火涂料和普通乳胶漆涂料进行了TG和DSC分析,研究了KFR-2特种饰面型防火涂料和普通乳胶漆涂料的降解过程.在分析动力学理论模型基础上,分析数据,确定了KFR-2特种饰面型防火涂料和普通乳胶漆涂料的热力学参数,活化能.通过分析比较得出,与普通乳胶漆相比,KFR-2特种饰面型防火涂料由于添加了阻燃成分,使活化能显著提高,热稳定性明显加强,体系耐热性能好,阻燃效果明显.