[科普中国]-热分解

释义

热分解是指加热升温使化合物分解的过程。高分子材料在热作用下也会产生热分解作用，烃类高分子热分解最终产物是碳和氢及低级的烃类和沥青。环化聚丙烯腈的热分解可得到碳纤维1。对于高分子废物来说，热分解是指高分子废料在隔绝空气或还原气氛中、高温裂解成低分子气体、燃料油和焦炭的过程，适用于混有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等塑料。

热分解温度在受热情况下，大分子开始裂解的温度称之为热分解温度，这是聚合物重要的热性能之一。热分解温度是高聚物材料开始发生交联、降解等化学变化的温度。它是高聚物材料成型加工时的最高温度，因此，黏流态的加工区间是在黏流温度与热分解温度之间。有些高聚物的黏流温度与热分解温度很接近，例如聚三氟氯乙烯及聚氯乙烯等，在成型时必须注意，用纯聚氯乙烯树脂成型时，难免发生部分分解或降解，导致树脂变色、解聚或降解。因此，常在聚氯乙烯树脂中加入增塑剂以降低塑化温度，并加入稳定剂以阻止分解，使加工成型得以顺利进行。对绝大部分树脂来说，加入适当的稳定剂，是保证加工质量的一个重要条件。

热分解温度的测定，可采用差热分析、热失重、热一机械曲线等方法2。

应用1、废弃高分子材料回收有机废物具有热不稳定性，在有氧或缺氧的条件下使有机物受热分解成分子量较小的气态、液态、固态物质的性质，成为废物的热分解特性。不同的废物类型，不同的热分解反应条件，热解产物都有差异，含塑料的橡胶成分比例大的废物热解产物中含液态油较多，生活垃圾、污泥热解产物则比较少。热解过程产生的可燃气量大，特别是在温度较高的情况下，废物有机成分的50%以上都转化成气态产物，其热值很高。除少数供给热解过程所需的自用热量以外，大部分气体是有价值的可燃气，同时，大多废物热解之后，减容量大，残余炭渣较少，并且炭渣含碳量高，有一定的热值，可做燃料添加剂或道路路基材料等。

废旧聚合物的热分解产物随所用设备及工艺条件不同而异，按热分解产物的不同，可分为油化法、汽化法和炭化法。

（1）油气法

全部以废旧塑料或废轮胎为原料，热分解温度较低，约450～500%，回收油品。目前废旧塑料的油化技术有槽法、管式法、流化床法、催化热解法等四种，可以处理PVC、PP、PE、PS、PMMA等，热分解产物以油类为主，其次为燃料气、废气和残渣。废旧塑料油化可使资源充分利用，各国都很重视这项技术。目前德国、美国、日本等国均建有大工厂进行塑料催化裂解制燃料油的装置，我国也已经有20多家企业在研究开发。

（2）汽化法

以城市垃圾或其中废旧塑料为原料，进行700℃高温热裂解，回收可燃性气体。

（3）碳化法

以废旧轮胎或聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈等废料为原料，回收碳化物。废旧橡胶热分解回收利用是有前途的再生利用技术。废旧轮胎经热分解，可以回收液体燃料和化学品，所得液体燃料可符合燃油质量标准，既可作燃料，也可作催化裂化原料，生产高质量汽油。固体热解产物主要为炭黑，可用于制备橡胶沥青混合物，也可作为固体燃料，或作为沥青、密封产品的填充剂和添加剂。废旧轮胎裂解有热裂解和催化降解两种方法。热解又有常压惰性气体热解、真空热解和融盐热解三种；催化降解则采用锌和钴盐等作为降解剂。例如德国的流化床热解工艺，热解温度为500℃，一套设备能处理近1万n屯废旧轮胎量。热分解技术不足之处是设备投资高，所得燃料和化学品质量还有待提高，开发有待深化。废旧轮胎热分解生产燃料及化学品在发达国家已经工业化。该方法不仅能够处理大量的废旧轮胎，没有污染物排放，保护环境，而且节约回收了能源，并有可观的经济效益3。

2、炸药炸药的热分解过程常以两种基本形式进行，一种是初始分解反应，单质炸药热分解的初始反应速度只随炸药本身性质(如化学结构、相态、晶型及其颗粒、杂质等)和环境温度而改变。在一定温度下，炸药热分解的初始反应速度决定其最大可能的热安定性，而且在一般的贮存和加工温度条件下，分解反应速度很小。另一种是热分解的第二反应，即自行加速反应。它的反应速度与外界条件有很大关系，而且所达到的反应速度比初始反应大得多。对于一般炸药，其化学安定性并不取决于炸药的初始分解速度，而是取决于其自行加速分解反应的发生和发展。因为自行加速反应的速度与外界条件有关，所以在一定范围或条件下可以人为控制，设法延缓自行加速的到来和抑制它的发展，从而提高炸药的安定性。

炸药热分解的历程是比较复杂的，首先应该考虑化学结构对热分解的影响，由于化学结构不同，所产生的热分解历程极不相同。同一种炸药，当其物理、化学性质(如品型、相态的变化等)变化时都会影响热分解过程。试验条件不同，如温度、密度、外来添加物等也会影响分解的规律和分解产物的组成4。