由圖 2可以看出, 3種材料的熱分解都分為三個階段, 但是分解過程有較大差異。海藻酸鈣纖維在第一階段的失重率最高, 第二階段的失重率最低; 銅離子改性海藻酸鈣纖維在第一階段的失重率最低 , 第二階段的失重率最高; 而海藻酸鈉介于兩者之間。此外在主要裂解 階段, 海藻 酸鈣纖維 溫度范 圍為 1 7 0~ 4 2 0℃, 銅離子改性海藻酸鈣纖維溫度范圍為 1 5 0~ 4 0 0 ℃, 海藻酸鈉的溫度范圍為 1 3 0—3 8 0℃。由此可知,海藻酸鈣纖維的熱穩定性最好 ,其次是銅離子改性海藻酸鈣纖維, 最差的是海藻酸鈉。這是因為金屬離子與海藻酸大分子問的交聯作用提高了海藻酸大分子的熱穩定性。而與鈣離子相比, 銅離子與海藻酸大分子間作用力的熱穩定性則較差。
2 . 3 海藻酸鈣纖維的凝聚相裂解產物
圖3所示為海藻酸鈣纖維及其凝聚相裂解產物的X射線衍射分析( X R D) 曲線。
圖3 海藻酸鈣纖維及其不同溫度下凝聚相裂解產物的X R D曲線
1 . 海藻酸鈣纖維 ; 2 30 0 裂解產物; 3 - 3 5 0℃裂解產物;
4 . 6 0 0℃裂解產物; 5 ~5 0℃裂解產物
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圖3中, 海藻酸鈣纖維是有一定結晶度的高分子材料,其在2 0 0 ℃的裂解產物為非晶物質, 3 5 0℃的裂解產物為碳酸鈣和非晶物質,6 0 0 ℃的裂解產物為碳酸鈣, 7 5 0 ℃的裂解產物為碳酸鈣和氧化鈣。從海藻酸鈣纖維持續受熱作用后的外觀形貌看, 1 0 0 ℃時海藻酸鈣纖維外觀沒有變化,2 0 0℃時為黃褐色粉體,3 5 0℃時為灰黑色滑爽粉體,600 ℃時為灰白色粉末,7 5 0 ℃時為白色粉末。
從海藻酸鈣纖維的熱分解曲線,以及不同溫度下凝聚相裂解產物的外觀形貌和 X R D曲線可知,海藻酸鈣纖維在空氣中的熱裂解過程分三個階段:第一階段發生在 40—170 ℃ ,是海藻酸鈣纖維的初始裂解階段,此過程中海藻酸鈣纖維失去從環境中吸收的水分, 并 伴隨部分糖 苷鍵 的斷裂; 第二 階段發生在 1 7 0— 4 2 0 ℃,是海藻酸鈣纖維的主要裂解階段, 此過程中纖維大分子鏈發生斷裂, 產生各種氣體, 形成中間產物,并伴隨著大量炭粉和少量碳酸鈣的生成; 第三階段發生在4 2 0~9 0 0℃,是海藻酸鈣纖維的殘渣裂解階段,此過程中生成大量碳酸鈣,同時第二階段產生的炭氧化成為 C O , 隨著溫度進一步升高, 碳酸鈣分解生成C O 和氧化鈣, 最終殘渣為氧化鈣。
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