廢有機玻璃的熱降解研究.pdf

1、背景及意義 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，俗稱有機玻璃，是一種重要的熱塑性材料，它具有優(yōu)異的光學性能和表面性能，以及良好的耐候性、加工性能和機械性能。自30年代問世以來，有機玻璃已廣泛應用于航空、建筑、交通車輛等許多領域。隨著其生產規(guī)模和應用領域的不斷擴大，每年都有大量來自于生產和消費方面的廢棄物產生。由于這些廢棄物很難在自然條件下降解，給環(huán)境帶來巨大壓力。與一般塑料相比，有機玻璃的價格較貴，其熱降解后單體的回收率可高達90％以上，這

2、一特點不僅為其廢料的處理找到了有效的途徑，而且降解產生的甲基丙烯酸甲酯單體也為有機玻璃等其它化工產品的再生產提供了重要原料。因此，對廢有機玻璃再生甲基丙烯酸甲酯單體的研究引起了人們的廣泛關注。 目前，對有機玻璃熱降解工藝條件的探索大多聚焦于改變傳熱介質提高熱分解效率或改善工藝流程提高單體的收率，而從動力學角度出發(fā)，優(yōu)化廢有機玻璃降解條件方面的研究很少見報道。本文利用熱分析技術，對金屬氧化物、硫酸鹽以及金屬存在條件下，廢有機玻璃

3、的熱降解動力學進行研究，并對該過程的熱解機理進行了探討。旨在利用催化降解的方法改善廢有機玻璃熱降解的工藝條件，為廢有機玻璃再資源化的工業(yè)化設計提供有益的基礎數(shù)據。 2本論文的研究內容●廢有機玻璃的熱降解過程及產物分析； ●金屬氧化物對廢有機玻璃熱降解過程的影響； ●廢有機玻璃在硫酸鹽存在條件下的熱降解動力學研究； ●廢有機玻璃在金屬氧化物以及硫酸鹽存在條件下的熱降解機理探討。 3本論文的

4、創(chuàng)新之處●率先研究了金屬氧化物以及硫酸鹽對廢有機玻璃熱降解過程的影響，并對所試催化劑的催化活性進行了比較； ●首次利用熱分析手段對廢有機玻璃的催化熱降解動力學進行研究，并提出了新的熱解機理。 4結論●廢有機玻璃熱降解的主要產物為甲基丙烯酸甲酯，裂解液產率約92％，其中甲基丙烯酸甲酯的含量約為97％。 ●在實驗所試的金屬氧化物及硫酸鹽存在下，廢有機玻璃熱降解過程的表觀活化能值均有所降低。其裂解機理可能是：金屬

5、離子與碳自由基側鏈的羰基氧結合，形成了一種中間態(tài)，減弱了酯基對自由基的共軛效應，從而增大了自由基的活性，促使了該降解反應的進行。其中，金屬離子與羰基氧結合的難易程度直接影響了其催化作用的大小。 ●根據熱重實驗分析的結果，所試5種金屬氧化物中，MgO對廢有機玻璃初始降解溫度及降解表觀活化能的影響最為顯著。各氧化物對該熱降解過程顯示的催化活性由高到低的順序為：MgO＞CaO＞Fe2O3＞Al2O3＞CuO。 ●MgO存在

6、下，廢有機玻璃熱降解的Ea為153.08kJ/mol，指前因子A為4.27×1012min-1，初始降解溫度下的速率常數(shù)k為1.56×10-3min-1。氧化鎂與廢有機玻璃的質量比為1∶10時，裂解液的產率最高。 ●根據熱重分析的結果，所試五種硫酸鹽對廢有機玻璃熱降解所顯示的催化活性由高到低的順序為：Fe2(SO4)3＞Al2(SO4)3＞MgSO4＞CuSO4＞BaSO4。 ●金屬單質對廢有機玻璃熱降解反應的影響與