[发明专利]一种用于含PVC混合塑料热裂解过程中的活化能分析方法

权利要求书

1.一种用于含PVC混合塑料热裂解过程中的活化能分析方法，其特征在于：所述PVC混合塑料为PP/PVC/PS混合塑料，包括以下步骤：

(1)选择塑料种类和混合塑料的配比，对混合塑料试样进行干燥预处理，经过破碎，研磨处理后，用天平称重分组；

(2)采用多升温速率法，设定混合塑料热裂解过程的升温区间、升温速率以及每组实验试样实验用量；

(3)对含PVC混合塑料热裂解实验试样进行热重实验分析，得到多升温速率下的TG曲线和DTG曲线及相关实验数据；

(4)对TG和DTG曲线进行数值模拟分析，结合含PVC混合塑料热裂解的实验过程，以热解速率接近零的时间节点或者热解过程中失重率接近不变的时间节点为热裂解过程分为第一热解阶段和第二热解阶段的分界节点；

(5)选用无模型配合法计算热裂解的活化能，将含PVC混合塑料热裂解的TG和DTG曲线得到的实验试样数据代入到无模型配合法的分析方程，多段升温速率下构成的分析方程用origin进行线性回归拟合，得到拟合直线图像；

(6)将回归拟合方程近似为线性方程，以线性方程参数于热解阶段活化能之间的函数关系，计算出含PVC混合塑料热裂解第一热解阶段和第二热解阶段的活化能；

其中，(1)步骤中，首先是选择含PVC混合塑料热裂解的实验试样组成成分，要对实验试样进行干燥、破碎和研磨预处理后，按照比例均匀混合后选取m克放入实验用的坩埚中，实验前对热重分析仪进行预设置；

(2)步骤中，实验反应的环境采用高纯度氮气进行吹扫气，设置吹扫气流量，设置实验温度上升区间T₁～T₂，选择三组到四组升温速率，分别为β₁K/min、β₂K/min、β₃K/min、β₄K/min，为消除环境因素影响，每组实验采取重复三次取平均值的方式，保证实验得到的曲线真实可靠；

在热重法分析含PVC混合塑料热裂解的过程中，转化率为：式中：m₀为热分解前塑料样品的质量，m_t为反应过程中t时刻的试样质量，m_f为反应结束后试样的质量；

(4)步骤中，在含PVC混合塑料热裂解整个过程中，以连续两个热解速率的高峰中间热解速率接近零的时间节点为整个热解过程的第一热解阶段和第二热解阶段的分界节点；

在(3)步骤中，取含PVC混合塑料热裂解过程中的失重率区间为0.1-0.9，在β₁K/min升温速率下，失重率α分别取0.1，0.2，0.3…0.9，对应第一个热解阶段的温度分别为T_Ai(i＝1，2，3...9)，第二个热解阶段的温度分别为T_ai(i＝1，2，3...9)；

在β₂K/min升温速率下，失重率α分别取0.1，0.2，0.3...0.9，对应第一个热解阶段温度分别为T_Bi(i＝1，2，3...9)，第二个热解阶段温度分别为T_bi(i＝1，2，3...9)；

在β₃K/min升温速率下，失重率α分别取0.1，0.2，0.3...0.9，对应第一个热解阶段温度分别为T_ci(i＝1，2，3...9)，第二个热解阶段温度分别为T_ci(i＝1，2，3...9)；

在β₄K/min升温速率下，失重率α分别取0.1，0.2，0.3...0.9，对应第一个热解阶段的温度分别为T_Di(i＝1，2，3...9)，第二个热解阶段的温度分别为T_di(i＝1，2，3...9)；(5)步骤中，将表格中的实验数据制成失重率a和温度T的关系图，将实验数据带入到以下三种无模型配合法的分析方法：Flynn-Wall-Ozawa法，Kissinger-Akahira-Sunose法，Starink法；

在第一热解阶段，将失重率α和温度T的实验数据带入到三种无模型配合法的分析方程中，以同一失重率不同升温速率为一组数据，用origin进行曲线回归拟合，分别得到关于ln(β)、ln(β/T²)及ln(β/T^1，8)与1/T之间的线性关系曲线；

再以每个失重率下不同升温速率下，构建一个关于x、y线性方程，即：

y＝ax+b

其中：假设y＝ln(β/T^U)；x＝1/T；将a＝-BE/R；b＝C，分别对应于公式

(6)步骤中，结合拟合曲线图像的获得斜率a，通过斜率a和E的关系式求得活化能；由失重率α从0.1～0.9对应共9组拟合直线；

第一个热解阶段的每组拟合直线的活化能为：

E_1i＝-aR/B(i＝1，2，3...9)；

将第一个热解阶段9组活化能求取平均值，得到第一个热解阶段活化能E_1st：

在第二热解阶段，将第二个热解阶段的失重率α和温度T的实验数据带入到三种无模型配合法的分析方程，得到关于ln(β)、ln(β/T²)及ln(β/T^1.8)与1/T之间的线性关系曲线，对线性关系曲线进行线性回归拟合得到一组线性方程；即构建一个关于x、y线性方程，对应公式y＝ax+b；

结合拟合曲线图像的获得斜率a，通过斜率a和E的关系式求得活化能；第二个热解阶段的每组拟合直线的活化能为：

E_2i＝-aR/B(i＝1,2,3...9)；

将第二个热解阶段9组活化能值求取平均值，得到第二个热解阶段活化能E_2nd：