丁苯橡胶与天然橡胶共热解气相产物生成机理研究

发布时间：2022-08-01 11:20

　　随着经济的发展,废旧橡胶的产量逐年增加,成为当下的一个重要的环境问题。丁苯橡胶（SBR）与天然橡胶（NR）是使用最为广泛的两种橡胶,针对它们的回收处理是不可忽视的内容。由于采用普通的废弃物处理手段处理废旧橡胶会造成占用土地、污染环境等问题,而通过热解,不仅污染小,还能产生具有高利用价值的产物,是处理废旧橡胶的一种很好的手段。本文利用Materials studio软件的分子动力学模拟和热解、热重实验结合的方法,对丁苯橡胶与天然橡胶共热解的气相产物微观生成机理进行研究,为橡胶的回收利用提供理论基础。首先,对丁苯橡胶、天然橡胶及两种橡胶的混合橡胶的热解过程进行了分子动力学模拟。各种橡胶的模型均通过Amorphous cell模块构建并进行了相应的结构优化。采用周期性边界条件和Reax FF力场、NVT系综微观模拟其在升温过程中的结构变化。发现它们在热解过程中长链不断变少,单体先增多后减少,小分子气体不断增多,可知发生了先断链产生单体,而后单体又被热解成小分子两个过程;观察最终气体产物,可知主要为氢气（H2）、甲烷（CH4）和乙烯（CH2=CH2）;对比不同丁苯橡胶含量的模型热解温度区间,可... 

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 能源利用现状
        1.1.2 废旧橡胶的利用与回收
    1.2 橡胶热解的研究现状
        1.2.1 热解方法
        1.2.2 热解产物
        1.2.3 热解影响因素
    1.3 分子动力学在热解中的应用
    1.4 本文研究方法及内容
    1.5 本章小结
第二章 丁苯橡胶与天然橡胶共热解的过程模拟
    2.1 基本理论
        2.1.1 力场
        2.1.2 边界条件
        2.1.4 系综
        2.1.5 模拟流程
    2.2 建模及模型优化
        2.2.1 建立模型
        2.2.2 模型优化
    2.3 模拟结果与讨论
    2.4 本章小结
第三章 丁苯橡胶与天然橡胶共热解的气相产物生成路径分析
    3.1 基本理论
        3.1.1 理论方法
        3.1.2 结构优化
        3.1.3 过渡态搜索
        3.1.4 模拟流程
    3.2 丁苯橡胶热解路径分析
        3.2.1 短链热解路径
        3.2.2 1 ,3-丁二烯热解路径
        3.2.3 苯乙烯热解路径
        3.2.4 苯乙烯对1,3-丁二烯的影响
    3.3 天然橡胶与丁苯橡胶共热解路径分析
        3.3.1 H_2的生成路径
        3.3.2 CH_4的生成路径
        3.3.3 CH_2=CH_2的生成路径
    3.4 本章小结
第四章 丁苯橡胶与天然橡胶共热解的实验研究
    4.1 实验的准备及方法
        4.1.1 材料及设备
        4.1.2 实验方法
        4.1.3 分析方法
    4.2 实验结果与讨论
        4.2.1 气相色谱分析结果
        4.2.2 热重分析
    4.3 本章小结
第五章 Fe_2O_3催化生成气相产物的机理研究
    5.1 催化共热解过程模拟
        5.1.1 模拟及优化设置
        5.1.2 结果与讨论
    5.2 催化热解生成气相产物的路径分析
        5.2.1 路径设置及优化
        5.2.2 断链的催化热解
        5.2.3 H_2的催化热解路径
        5.2.4 CH_4的催化热解路径
        5.2.5 CH_2=CH_2的催化热解路径
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3667354