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氯化天然橡胶的热降解研究

彭政  
【摘要】: 本文用热重分析法(TGA)与红外光谱/热重联用分析法 (FTIR/TGA)研究了“胶乳法”与“溶液法”氯化天然橡胶(CNR)的热 降解与热氧降解过程,探讨了升温速率(B)与降解温度(T)、降解率 (C)的关系,求出了反应级数(n)、反应活化能(E)等反应动力学参 数,讨论了气氛对降解反应的影响,比较了“胶乳法”与“溶液法” CNR热稳定性差异。结果表明:1、“胶乳法”CNR的热降解为一步 反应,T随B的升高而线性升高,起始降解温度T_o=0.968B+264.3, 最大降解速率时即DTG曲线峰值温度T_p=0.860B+293.3,终止降解 温度T_f=0.582B+325.0。DTG曲线峰宽随升温速率的升高而减小。 最大降解速率时的降解率C_p基本不受B的影响,平均值为34.2%, 终止降解率C_f也不受B的影响,平均值为64.8%;2、“溶液法”CNR 的热降解为一步反应,T随B的升高而线性升高,T_p=0.894B+275.2, T_o=0.976B+295.3,T_f=0.816B+314.7。DTG曲线峰宽随升温速率的 升高而减小。C_p随B的升高而略为增大,平均值为38.3%,C_f不受 B的影响,平均值为64.9%;3、“胶乳法”CNR的热降解反应为脱 氯化氢反应,n为1.1,E随B升高而线性升高,表观反应活化能E_o 为98.6kJ/mol;4、“溶液法”CNR的热降解反应为脱氯化氢反应, n为1.1,E随B升高而线性升高,E_O为99.9kJ/mol。5、“胶乳法”CNR 的热氧降解为两步反应,T随B的升高而线性升高,第一步反应的 T_o=0.906B+266.6,T_p=0.765B+296.9,T_f=0.734B+318.3,第二步 反应的T_o=2.526B+476.7,T_p=3.296B+512.0,T_f=2.808B+547.4。第 一步反应的DTG曲线峰宽随B升高而减小,第二步反应随B的升高 而加宽。第一步反应的C_P、C_f不受B的影响,平均值分别为37.0%, 61.8%,第二步反应的C_P随B的升高而升高,平均值为93.0%,C_f接 近100%;6、“溶液法”CNR的热氧降解为两步反应,T随B的升 高而线性升高,第一步反应的T_o=0.850B+273.9,T_p=1.210B+290.7, T,==0.976B+312.5,第 二 步 反 应 的T。二2.216B+468.3 T。=2.644B+502.9,T。二2.178B+531.2。第一步反应的DTG曲线峰宽 随B升高而加宽,第二步反应随B的升高而减小。两步反应的C卜 C,都不受B的影响,第一步反应C,、C,的平均值分别为37.5%与 61.4%,第二步反应的C,为gi.2$,C。接近100%;7、“胶乳法”CNR 的热氧降解反应第一步为脱氯化氢反应,第二步反应为主链氧化断 裂,两步反应的n均为二1,E随B的升高而线性升高,第一步反 应的民一101.7kjlmol,第二步反应的E广139.IkJ/mol;8、“溶液法” **K的热氧降解反应第一步为脱氯化氢反应,第二步反应为主链 氧化断裂,两步反应的n均为1.1,E随B的升高而线性升高,第 一步反应E广105.ZkJ/mol,第二步反应E广133.Ikjlmol。9、反应气 氛对CNR降解的影响很大,空气和氮气两种气氛中反应的种类和反 应机理均不同,反应产物和降解程度也不一样。10、不同工艺制造 的 CNR的热稳定性有明显差异,“胶乳法”CNR在低温反应区的热 稳定性比“溶液法” CNR差,而在高温反应区则好于“溶液法”CNR。


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