《表2 废旧轮胎热解过程[7-8]》

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《废旧轮胎热解及热解产物研究展望》

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轮胎热解涉及化学键断裂、自由基形成、分子重排和热聚合等反应，各反应平行、连串、交叉进行。有研究学者认为热分解包括低沸点添加剂、天然橡胶和合成橡胶分解，如表2。用二次理论分析：当温度较低，橡胶无规裂解为大分子脂肪烃类；温度上升，脂肪烃发生两种反应；裂解为小分子气态烃形成热解气，发生Diels-Alder聚合反应及二次炭化反应，脂肪烃缩聚成焦状物质沉积在热解残渣表面。Xu等[7]通过TGA/DTG证明热解分为两个阶段：285～531℃内橡胶分解；663～847℃内热解产物二次反应。其他研究也证明轮胎热解主要包含两个阶段[8]。目前大多数研究都基于热重分析建立精确的动力学模型，计算样品随时间和温度变化的质量损失。Bouvier等[9]曾提出轮胎单步分解模型，但模型简单且对热解曲线中质量损失峰没有提出合理的解释，因此未得到推广。更现实的方法是对轮胎中主要部分分别建模。Aylón等[10]假设轮胎包括添加剂、合成橡胶和天然橡胶，根据DTG曲线特征建模，计算出三者热解活化能分别为70k J/mol、212k J/mol和265k J/mol。Yang等[11]开发单个颗粒瞬态“气泡”模型，充分考虑传热传质过程，通过热解中物质损失预测颗粒的温度梯度。Augustine等[12]重点考虑传热和传质过程，研究轮胎颗粒热解动力学，开发数学模型，并通过热解三种轮胎验证了理论的可信性。