脲醛树脂刨花板热解模型研究

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为了解含胶木质复合材料热解特性,实现废弃人造板的资源化再利用,本研究以杨木、脲醛(UF)树脂胶黏剂及刨花板(以杨木和UF为原料)为试验材料,通过热分析仪对刨花板及其主要成分热解过程的质量和热量变化进行分析,得出脲醛树脂胶黏剂对刨花板热解特性的影响;引入热解动力学研究方法,进行动力学参数的计算,探究UF树脂对刨花板热解机理的影响;利用热重-红外联用设备,分析热解过程气体产物总的释放规律,得出UF树脂对刨花板热解气体产物的影响;通过对热解过程主要气体产物释放规律的分析,对其生成过程的动力学参数进行计算,进一步解析气体产物的生成机理。本研究得到以下结论:(1)UF树脂对刨花板热解特性的影响:刨花板主要热解阶段的温度范围窄于杨木;热解起始温度低于杨木;刨花板的失重速率大于杨木,最大失重速率处对应的特征温度低于杨木;刨花板与杨木热解过程热量释放差异较小。(2)单一反应动力学参数计算结果:Kissinger微分法计算得到杨木、UF树脂、刨花板的活化能分别为156.91、239.10、165.65 kJ/mol。杨木和刨花板的热解满足Z-L-T方程,UF树脂胶黏剂热解满足反Jander方程,最概然机理均为3维扩散。(3)分布活化能模型计算结果:刨花板的热解活化能在主要热解阶段低于杨木,杨木和刨花板的活化能主要集中在140~200 kJ/mol之间,UF树脂的活化能主要集中在150~300 kJ/mol之间。(4)热分析和分布活化能模型分析的结果均表明:刨花板中的杨木和UF树脂在热解过程中并不是简单的叠加,在刨花板的主要热解范围内,UF树脂对其中的杨木成分分解起到促进作用。(5)UF树脂对刨花板热解气体产物的影响:刨花板在主要热解阶段出现了2个明显的气体析出峰,杨木则只有1个气体析出峰。刨花板热解过程中生成了大量的HNCCO、NH3,杨木的气体产物中未检测到含氮气体。刨花板主要气体产物生成的活化能小于UF树脂和杨木,UF树脂对刨花板热解过程中主要气体产物的生成起到促进作用。
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