茶多酚的成炭性能及热分解动力学研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.018

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (10): 108-113.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.018

茶多酚的成炭性能及热分解动力学研究

鲁玉鑫¹(), 卢林刚²()

^1.中国人民警察大学研究生院，河北廊坊 065000
^2.中国人民警察大学科研处，河北廊坊 065000

收稿日期:2021-03-19 出版日期:2021-10-26 发布日期:2021-10-27
作者简介:鲁玉鑫(1997—)，女，在读硕士研究生，从事阻燃材料研究，2389555627@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(21472241);河北省自然科学基金资助项目(E2016507027)

Study on Carbonization and Thermal Decomposition Kinetics of Tea Polyphenols

LU Yuxin¹(), LU Lingang²()

^1.Graduate School，China People’s Police University，Langfang 065000，China
^2.Research Department，China People’s Police University，Langfang 065000，China

Received:2021-03-19 Online:2021-10-26 Published:2021-10-27
Contact: LU Lingang E-mail:2389555627@qq.com;llg@iccas.ac.cn

摘要/Abstract

摘要：

研究了茶多酚宏观成炭的变化过程，通过同步热分析仪在不同气氛下选取不同升温速率对茶多酚进行了热失重（TG）试验，并采用 Kissinger和Ozawa法计算了茶多酚在不同气氛下的活化能。结果表明，茶多酚受热后会生成膨胀炭层，且高温时能够保留完整的碳骨架；茶多酚的热稳定性良好，加热温度超过200 ℃时才进入快速失重状态，加热温度达到800 ℃时，茶多酚在氮气中的残炭率为29.69 %，在空气中的残炭率为9 %；茶多酚在氮气中的平均活化能大于在空气中的平均活化能，但在加热初期，在空气中的活化能比在氮气中的高。

关键词: 茶多酚, 成炭性能, 热性能, 热分解, 活化能

Abstract:

This paper reported a study on the change process of the macro?carbon formation of tea polyphenols. Thermogravimetry was conducted for tea polyphenols using a synchronous thermal analyzer in different atmospheres and at different heating rates. The Kissinger’s and Ozawa’s methods were employed to calculate the activation energy of tea polyphenols in different atmospheres. The results indicated that an expanded carbon layer was formed for tea polyphenols after heated， and it could retain a complete carbon skeleton at high temperatures. Tea polyphenols exhibited a good thermal stability. There is a rapid weight loss only when heating temperature exceeds 200 °C. The carbon residue rate of tea polyphenols reached 29.69 wt% in nitrogen at a heating temperature of 800 °C， and the carbon residue rate reached 9 wt% in air. The average activation energy of tea polyphenols in nitrogen was greater than that in air. However， the activation energy in air was greater than that in nitrogen in the initial heating stage.

Key words: tea polyphenol, charring performance, thermal property, thermal decomposition, activation energy

中图分类号:

TQ3214.24⁺8

鲁玉鑫, 卢林刚. 茶多酚的成炭性能及热分解动力学研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(10): 108-113.

LU Yuxin, LU Lingang. Study on Carbonization and Thermal Decomposition Kinetics of Tea Polyphenols[J]. China Plastics, 2021, 35(10): 108-113.

图/表 10

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升温速率/℃·min^-1	气氛	失重阶段	质量损失速率峰值温度/℃
10	氮气	第二阶段	235.21
	空气	第二阶段	234.56
	空气	第三阶段	476.10
20	氮气	第二阶段	240.08
	空气	第二阶段	237.23
	空气	第三阶段	484.86
30	氮气	第二阶段	242.01
	空气	第二阶段	239.55
	空气	第三阶段	493.07
40	氮气	第二阶段	242.23
	空气	第二阶段	241.75
	空气	第三阶段	490.00

升温速率/℃·min^-1	气氛	失重阶段	质量损失速率峰值温度/℃
10	氮气	第二阶段	235.21
	空气	第二阶段	234.56
	空气	第三阶段	476.10
20	氮气	第二阶段	240.08
	空气	第二阶段	237.23
	空气	第三阶段	484.86
30	氮气	第二阶段	242.01
	空气	第二阶段	239.55
	空气	第三阶段	493.07
40	氮气	第二阶段	242.23
	空气	第二阶段	241.75
	空气	第三阶段	490.00

气氛	失重阶段	线性相关系数	活化能/kJ·mol^-1
氮气	第二阶段	0.945 3	382.219 5
空气	第二阶段	0.976 7	409.905 1
空气	第三阶段	0.973 4	327.155 9

气氛	失重阶段	线性相关系数	活化能/kJ·mol^-1
氮气	第二阶段	0.945 3	382.219 5
空气	第二阶段	0.976 7	409.905 1
空气	第三阶段	0.973 4	327.155 9

转化率	气氛	不同升温速率对应的温度/Ｋ				Ozawa 法拟合方程	活化能/ kJ·mol^-1	线性相关系数
转化率	气氛	10	20	30	40	Ozawa 法拟合方程	活化能/ kJ·mol^-1	线性相关系数
0.1	氮气	495.41	497.07	501.80	504.17	lgβ= -15 194×T^-1 + 31.757	276.599 3	0.900 2
0.1	空气	501.06	507.96	508.58	509.69	lgβ= -16 168×T^-1 + 33.247	294.330 5	0.900 9
0.15	氮气	502.31	507.17	510.29	509.73	lgβ= -17 709×T^-1 + 36.249	322.383 7	0.928 4
0.15	空气	507.35	512.87	513.63	514.28	lgβ= -20 400×T^-1 + 41.187	371.372 0	0.904 8
0.20	氮气	506.24	511.50	514.11	514.16	lgβ= -17 796×T^-1 + 36.138	323.967 5	0.950 5
0.20	空气	515.69	520.30	520.42	522.32	lgβ= -23 999×T^-1 + 47.526	436.890 1	0.927 2
0.25	氮气	509.81	514.90	517.09	516.58	lgβ= -19 661×T^-1 + 39.553	357.918 9	0.904 7
0.25	空气	536.12	538.00	538.77	541.37	lgβ= -33 073×T^-1 + 62.754	602.077 8	0.901 7
0.30	氮气	514.45	518.63	520.56	520.22	lgβ= -23 855×T^-1 + 47.356	434.268 6	0.918 0
0.30	空气	566.85	568.47	570.19	572.20	lgβ= -35 752×T^-1 + 64.132	650.847 7	0.940 9
0.35	氮气	520.82	524.07	525.19	526.41	lgβ= -29 647×T^-1 + 57.912	539.709 1	0.989 9
0.35	空气	606.62	616.28	618.31	621.41	lgβ= -15 139×T^-1 + 25.937	275.598 1	0.966 9
0.40	氮气	528.63	530.91	531.91	534.50	lgβ= -29 319×T^-1 + 56.511	533.738 0	0.936 0
0.40	空气	628.42	647.73	650.19	653.17	lgβ= -9 113.1×T^-1 + 15.48	165.899 5	0.911 1
0.45	氮气	538.46	540.04	542.14	544.18	lgβ= -29 662×T^-1 + 56.153	539.982 2	0.936 2
0.45	空气	643.99	667.59	673.04	674.63	lgβ= -7 625.7×T^-1 + 12.82	138.822 1	0.916 0

茶多酚的成炭性能及热分解动力学研究

Study on Carbonization and Thermal Decomposition Kinetics of Tea Polyphenols

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