几种常见塑料热解研究(doc20)(1).doc

几种常见塑料热解研究摘要本文利用热分析法(DSC)和直接加热法对常见塑料进行了热分析研究对含碳氢、氮、氧、卤素等不同元素塑料的热分解行为进行分析发现含阻燃元素(如含氮、卤元素)的塑料分解温度较高而含碳氢、碳氢氧的塑料分解温度低且容易燃烧。塑料随初始环境温度的升高分解速度加快但不同塑料的变化情况不同。关键词DSC热分解塑料1前言塑料是以合成树脂为基本成分在一定条件(温度、压力)下可以流动成型成型后能保持其形状的材料。随着高分子学科的创立石油化工工业的飞速发展成型加工技术的开拓使得以高分子材料为基础的塑料跻身于金属、纤维和硅酸盐的三大传统材料之列被称为重要的新型材料之一。塑料的原材料丰富制造容易性能优异成本低廉适应性强从最初作为部分金属、木材、皮革及无机材料的代用品发展到从国防建设到日常生活与国民经济密切相关的各个新领域。在建筑内部装修以及人们日常生活中应用都十分广泛需求量也越来越大。但塑料又具有可燃性且在燃烧过程中具有热量大、温度高、燃烧快以及释放出大量有毒气体的特点这就给火灾扑救、人员逃生带来许多问题。因此研究塑料在高温下的热分解特性对进一步了解其使用的消防安全性是很重要的。2实验部分21原材料聚乙烯、尼龙、聚丙烯、聚甲醛、聚胺脂泡沫、有机玻璃、聚氯乙烯规格：20目左右(空气中热裂解测试)100目(DSC分析)22实验仪器差式扫描量热仪：在空气气氛中用瑞士MattleTA4000系统、DSC25、升温速率10.0℃/min标准铝坩埚以α-Al2O3为参比物DSC曲线由GraphWareTA72软件处理进行测定。可控温马伏炉、电子天平。23测试方法231热现象的测试方法参照GB/T13464-92《物质热稳定性的热分析方法》。232空气中热裂解测试方法将各种塑料置于规定温度的马伏炉中间隔一定时间取出冷却称量计算失重率。24实验方法241DSC分析(1)将各种塑料加工成碎屑使之通过100目筛然后置于干燥皿中待用(2)用DSC25进行热稳定性测试并用GraphWareTA72软件处理结果。242空气中加热(1)将各种塑料加工成碎屑使之通过20目筛然后置于干燥皿中待用。(2)称8个样每个样约5g并将空坩埚在800℃下加热到恒重方可使用。(3)置于加热至恒定温度的马伏炉中每隔一定时间取出一样冷却至室温称重测定失重率。3结果与讨论31塑料的DSC研究311只含碳氢的塑料的热解DSC研究将材料按241加工制成样品用分析天平称重放入标准铝坩埚内再将此坩埚放入DSC25中调节室温为起始温度设终温为600℃(注：把终温定于600℃是因为在实验中使用的是标准铝坩埚而铝的熔点在660℃左右若把终温定于600℃之后会导致实验结果的不准确)进行测定其结果如图1、图2。图1聚乙烯DSC图谱图2聚丙烯DSC图谱从图1中可以看出曲线在131℃有一个吸热峰峰值为-22.7mW该吸热峰是聚乙烯的熔点从216℃开始剧烈放热这说明聚乙烯开始分解出乙烯气体在320℃～561℃之间为一个较大的放热峰该峰峰值为41mW这是由于乙烯气体与氧气反应形成气相燃烧放热所致。561℃以后燃烧完毕停止放热曲线重回到基线位置。对聚乙烯热解曲线进行积分计算后得知它的总吸热量为1497MJ(182.6J/g)总放热量为45157MJ(5506.9J/g)。从图2可知在163℃有一个吸热峰峰值为-6.5mW163℃为聚丙烯的熔点所以该吸热峰为聚丙烯熔解产生。从180℃聚丙烯开始放热这是聚丙烯开始分解为丙烯、丙烷等物质当分解到420℃时分解物与氧气燃烧放热这时曲线上出现一个放热峰峰值为30mW。两图比较可发现聚乙烯和聚丙烯热分解曲线较为相似但聚丙烯熔点比聚乙烯高聚丙烯分解温度低于聚乙烯这是由它们的分子结构所决定的。312含氮塑料的DSC研究按311制作试样进行DSC测定结果如图3、图4、图5。由图3可知该曲线在130℃～341℃之间有两个吸热峰第一个吸热峰峰值温度为164.3℃此温度为聚甲醛的熔点故此吸热峰为聚甲醛熔解产生。第二个吸热峰峰值温度为293℃峰值为-34.2mW这是聚甲醛受热分解产生甲醛气体所引起。图4为尼龙热解曲线该曲线共有两个吸热峰第一个吸热峰峰值温度为220℃该温度为尼龙的熔点故此吸热峰为熔解所致第二个吸热峰峰值温度为435℃峰值为-10.7mW这是因为尼龙受高温分解出己内二胺和COCO2。在500℃以后从曲线走势看预计将出现一个放热峰这是由于分解物与氧燃烧放出热量。图5表明该曲线在231℃～318℃之间和318℃～448℃之间出现两个放热峰第一个放热峰