胶粉三大有机成分的裂解机理

2023-03-14

胶粉是废旧橡胶的粉末形式,故具有橡胶的热不稳定性。将其置于无氧、高温的环境中,大分子有机物发生分子键断裂及分子链重组,生成相对分子质量较小的三态产物。大分子有机物裂解是复杂连续的化学反应过程。在整个裂解反应过程中,中间产物的变化存在两种趋势:一是由大分子变成小分子,此小分子可以直接以气体形态存在的裂解过程;二是由极小分子再通过聚合反应形成相对质量较大的分子的过程。在胶粉裂解过程中,不会发生明显的阶段性的反应阶段,是若干复杂反应相互连续并交叉进行的。

天然橡胶发生裂解时的温度为326℃,最大裂解温度为375℃,当到达455℃时裂解过程基本结束。具体反应过程:天然橡胶在326℃时进发生初步裂解反应,属于不完全反应,该反应属于α,β键断裂的自由基反应,此条件下生成的产物主要以二聚体和三聚体为主。随着温度的升高,生成了大量异戊二烯单体,同时生成了二甲苯等环化裂解产物。当温度在450~500℃时裂解达到完全反应程度,温度继续升高,裂解产物发生二次裂解反应和二次无规律断裂反应,裂解产物成分变得更为复杂。

丁苯橡胶开始发生裂解反应时的温度为286℃,相对应的最大裂解温度为452℃,达到491℃时裂解过程完全结束。具体反应过程:当裂解温度处于240℃~450℃区间时,丁苯橡胶发生大规模反应,当处于较低温度区间时,裂解产生的油品中的主要成分是丁二烯,当处于较高温度区间时,裂解产生的油品主要成分变为苯乙烯和苯。因此裂解反应首先开始于共聚物中的丁二烯部分,高聚物主链断键后形成自由基,然后通发生解聚反应,形成共扼二烯烃,当处于温度较高区间时和反应时间较长的情况发生Diels-Alder环化反应,形成环烯烃化合物,再通过去氢反应产生芳烃化合物,其后进一步反应生成多环芳烃。

顺丁橡胶发生裂解反应的初始温度为374℃,相对应的最大裂解温度为483℃,当达到497℃裂解温度时,裂解过程基本完全结束。具体反应:顺丁橡胶在裂解过程发生两段程度较大的反应阶段,第一阶段发生在裂解温度为370℃时候,第一段的裂解产物成分主要是丁二烯,该阶段主要是发生高聚物自由基解聚反应;第二段发生在裂解温度为470℃时候,该阶段主要生成的成分主要是复杂的烃类混合物,主要是由剩余的残固物进一步裂解所形成。

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