淺談化學(xué)工程中的裂解

1、淺談化學(xué)工程中的裂解摘要：橡膠制品由聚合物、加工助劑、填料等配合加工而成,其復(fù)雜性可想而知。要對橡膠制品進展全面、系統(tǒng)、深化的科學(xué)分析,研究其構(gòu)造、原材料配方、使用條件以及其他與之相關(guān)的重要因素,就需要相應(yīng)的反向工程技術(shù)。關(guān)鍵詞：化學(xué)工程裂解0引言近年來，以分析裂解為主的反向工程技術(shù)開展極為迅速，其優(yōu)越性在于:可以理解橡膠制品的組成、構(gòu)造以及各個體系的作用機理，從而優(yōu)化配方進步制品的性能，指導(dǎo)新制品的研制開發(fā)；可以分析廢舊橡膠制品的成分、構(gòu)造，從而理解老化降解機理，為廢舊橡膠制品的再利用提供根據(jù)。1分析裂解原理是指將樣品放在嚴格控制的環(huán)境中加熱，使之迅速裂解成易揮發(fā)的分子碎片，并用其他聯(lián)用裝置

2、別離和鑒定這些裂解碎片，從而推斷樣品的組成、構(gòu)造和性質(zhì)。聯(lián)用裝置最普遍的是色譜儀和質(zhì)譜儀，故分析裂解是裂解質(zhì)譜和裂解色譜的總稱。1.1裂解質(zhì)譜裂解質(zhì)譜即將熱裂解產(chǎn)生的碎片送入質(zhì)譜分析儀中，由譜圖分析裂解產(chǎn)物。裂解質(zhì)譜具有所需樣品量孝可從碎裂方式分析分子構(gòu)造、可鑒定混合物等優(yōu)點。故裂解質(zhì)譜是最早也是最廣泛應(yīng)用于合成和天然高分子構(gòu)造分析的質(zhì)譜技術(shù)，典型應(yīng)用包括:均聚物構(gòu)造確實認；異構(gòu)體高分子的區(qū)別；共聚物的組成和序列分布分析；高分子混合物的分析；高分子中揮發(fā)性添加劑的鑒定及添加劑對高分子性能影響的研究和高分子的熱分解機理研究等。裂解質(zhì)譜技術(shù)包括直接裂解質(zhì)譜、閃蒸裂解質(zhì)譜和裂解色譜質(zhì)譜。1.2裂解色

3、譜是將試樣放在嚴格控制的條件下，經(jīng)過熱裂解形成小分子碎片，而后用直接或間接方法送進氣相色譜儀中進展別離測定。不同的高分子材料有不同的特征譜圖，因此未知樣品譜圖與標準特征譜圖對照分析，即可對未知樣品進展定性、定量分析。本方法可以發(fā)揮氣相色譜法的快速、靈敏度高、別離效能高的優(yōu)點，且樣品用量少，對含有復(fù)雜填充劑的硫化膠，通?？刹槐亟?jīng)過復(fù)雜的別離手續(xù)，即可直接進樣裂解分析。主要用于聚合物的鑒定、組成分析、構(gòu)造表征以及降解研究等方面。高分辨裂解氣相色譜和裂解同時衍生化技術(shù)是近年分析裂解技術(shù)的重要進展，其大大推動了裂解色譜在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用。裂解質(zhì)譜與裂解色譜相比在定性分析制品方面占有絕對優(yōu)勢，但定量分析

4、較為困難，而裂解色譜那么可定量分析。綜合裂解質(zhì)譜和裂解色譜各自的優(yōu)點，兩種技術(shù)的聯(lián)用可對橡膠制品進展廣泛的推廣。2分析裂解技術(shù)的應(yīng)用橡膠制品由于相對分子質(zhì)量大，難溶、難熔且難以揮發(fā)，用通常的分析技術(shù)難以分析他們的組成。分析裂解技術(shù)可以結(jié)合化學(xué)方法并與其他儀器分析法如紅外、核磁等聯(lián)用，對橡膠制品進展深化、系統(tǒng)的分析，是提供制品分子構(gòu)造、組成信息唯一而有效的方法。2.1廢舊橡膠分析橡膠工業(yè)開展的同時廢舊橡膠的產(chǎn)量也與日俱增，這不僅造成了環(huán)境污染，還浪費了大量資源，回收利用廢舊橡膠制品已成為一個重大的社會問題?；厥绽脧U舊橡膠制品首先要對其組成構(gòu)造給以分析。景治中等人曾用熱裂解色譜2質(zhì)譜技術(shù)對硅橡膠

5、邊角廢料及次品進展分析，確定了兩種酸堿化合物的組成，高溫橡膠的酸催化裂解產(chǎn)物主要是環(huán)狀化合物，室溫橡膠的酸催化裂解產(chǎn)物中有環(huán)狀和鏈狀兩類化合物，從而為硅橡膠廢料利用提供了理論根據(jù)。邱清華等運用裂解質(zhì)譜及其他輔助技術(shù)對膠粉進展了研究，結(jié)果說明，膠粉含膠率為49161%，填料質(zhì)量分數(shù)為50139%，其中炭黑質(zhì)量分數(shù)為29128%，為膠粉的利用提供了理論根據(jù)。孫玉珍采用色質(zhì)連用儀對氟橡膠二段硫化揮發(fā)物進展了研究，確定揮發(fā)物及組分來源，對環(huán)境保護有很重要的意義。對廢舊橡膠制品的組成構(gòu)造分析，可以理解其廢舊原因，討論其廢舊機理，以便在制品的配方設(shè)計或工藝設(shè)計中加以改善，從而進步制品的使用壽命。ardin

6、a利用分析裂解色譜技術(shù)研究了輪胎胎面膠廢舊后成粒子狀的原因是空氣粉塵對其破壞作用，但空氣粉塵對不同膠種的破壞作用不同，由此，我們可以優(yōu)化耐用胎面膠配方。2.2熱解機理的研究研究高分子的熱分解過程和熱分解機理，必須詳細理解熱分解產(chǎn)物的組成和分布，尤其是各種大分子量的低聚體分解產(chǎn)物，往往能反映高分子的初級分解過程。研究說明，熱分解不是隨機的，而是有選擇性的特征反響。大多數(shù)情況下，只有一種簡單反響導(dǎo)致了橡膠的熱解過程。典型的熱分解反響有:解聚反響，最終得到單體；支鏈取代即簡單分子的消除，還伴有分子鏈的改造；環(huán)化至較低分子量化合物；氫轉(zhuǎn)換，伴隨含不飽和基團的開鏈碎片的生成。烴類橡膠的熱解多數(shù)是自由基降

7、解反響，裂解產(chǎn)物的形成遵循自由基降解反響的規(guī)律，因此可利用此規(guī)律幫助分析裂解產(chǎn)物的譜圖，也可以用分析獲得的產(chǎn)物構(gòu)造進展自由基反響機理的研究。其他儀器剖析技術(shù)由于設(shè)備裝置原因或制樣較為困難，不便于對裂解機理進展研究。而分析裂解技術(shù)采用特殊的裝置，不需對樣品進展處理，在分析橡膠及其制品時，通過熱裂解形成的小分子碎片通常是單體、二聚體及鏈斷裂的分解產(chǎn)物，可用于橡膠的初級熱解機理的研究。在絕大多數(shù)情況下，使用該技術(shù)均能給出明確無誤的橡膠初級熱解產(chǎn)物信息，從而得到聚合物初級熱反響機理。radhakr2ishnan，raara利用裂解色譜分別討論了聚環(huán)戊二烯和聚丁二烯橡膠的裂解產(chǎn)物及機理。國內(nèi)有關(guān)學(xué)者已研

8、究過多種橡膠，包括r、nr及br等，獲得了各種橡膠的特征信息，并從理論方面討論了各種橡膠的裂解機理。黃瑋等使用裂解色譜2質(zhì)譜連用儀對甲基乙烯基硅橡膠泡沫進展了研究，結(jié)果說明，輻射導(dǎo)致的裂解機制與熱裂解機制有一樣之處，并對其裂解機理進展了討論。2.3橡膠構(gòu)造的表征采用分析裂解技術(shù)分析橡膠，可對橡膠進展表征。楊丹等采用高分辨裂解氣相色譜2質(zhì)譜對由溶液法和膠乳法消費工藝制備的氯化天然橡膠的構(gòu)造進展了分析，結(jié)果說明，兩種方法制備的氯化天然橡膠具有一樣的主體構(gòu)造，但膠乳法制備的氯化天然橡膠中含有少量的羧基和羰基構(gòu)造。氯化天然橡膠分子鏈上的環(huán)構(gòu)造應(yīng)為六元環(huán)，其裂解特征產(chǎn)物是環(huán)己烷同系物。王朝陽等運用裂解色譜及其他測試技術(shù)對環(huán)化氯丁橡膠進展了表征，結(jié)果說明，二甲苯溶劑參與了環(huán)化反響，且隨環(huán)化度增加，參與反響的溶劑二甲苯的數(shù)目也逐漸增加，并確定了環(huán)化構(gòu)造的形成。總之，以分析裂解為主的