用連串反應(yīng)表征瀝青纖維的氧化動(dòng)力學(xué)

奚立華，孫祝林，李 紅，呂永根

（東華大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201620）

用連串反應(yīng)表征瀝青纖維的氧化動(dòng)力學(xué)

奚立華，孫祝林，李 紅，呂永根

（東華大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 纖維材料改性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201620）

瀝青纖維在不熔化過程中，同時(shí)伴著氧的增加和脫除，含氧量的變化又會(huì)體現(xiàn)在瀝青纖維的增重及失重上。使用熱重分析儀（TG）研究瀝青纖維在空氣中的熱氧化行為，考察了從120 ℃升溫到410 ℃的質(zhì)量變化，以及分別在230和 290 ℃恒溫過程中的質(zhì)量變化。將氧化過程中含氧官能團(tuán)的生成和脫除視為同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)連串反應(yīng)，用連串反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算了氧化過程中的纖維重量變化并計(jì)算了反應(yīng)速率常數(shù)。結(jié)果表明：氧化和脫氧反應(yīng)均為一級(jí)反應(yīng)，用連串反應(yīng)可以很好地?cái)M合瀝青纖維的氧化增重過程。用恒速升溫的非等溫動(dòng)力學(xué)可以分別計(jì)算出氧化反應(yīng)和脫氧反應(yīng)的頻率因子和活化能，并據(jù)此可以計(jì)算不同溫度下兩種反應(yīng)的表觀速率常數(shù)隨溫度的變化。低溫時(shí)氧化反應(yīng)速率常數(shù)k1明顯大于脫氧反應(yīng)速率常數(shù)k2，隨著溫度的升高，k1和k2均增大，但k2增加的速率＞k1，達(dá)到290 ℃時(shí)k1和k2相等，290 ℃后k2＞k1，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果先增重后失重相吻合。同樣用連串反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模擬了恒溫過程中纖維的質(zhì)量變化，也具有很好的擬合度，但所得到的反應(yīng)速率常數(shù)k1和k2與恒速升溫反應(yīng)相比明顯要小，并對(duì)其原因進(jìn)行了分析。

不熔化；氧化動(dòng)力學(xué)；連串反應(yīng)；……