弹性体与生物质快速热解油的相容性研究

摘要

中温快速热解得到的生物质油具有酸值大、含氧量高、热值低等缺点,必须进行改性提质后才能作为燃料使用。为了探讨生物质油作为发动机燃料应用的可能性,本学位论文采用乳化工艺,把精制生物质油与市售柴油混合,制得精制生物质油／柴油均相乳化体系。同时,研究生物质原油、精制油、乳化油等油品与弹性体的相容性,为生物质油作为发动机燃料的应用打下基础。
　　 论文首先采用常压蒸馏的方法对原始生物质油进行精制改性,得到精制生物质油。然后,根据亲水亲油平衡值(Hydrophile.Lipophile Balance Number,HLB)原理,利用表面活性剂把精制生物质油和市售0＃柴油进行乳化混合,以降低酸值,改善其性能。5.0 wt％乳化精制生物质油的工艺条件为:乳化剂含量为2.0wt％,乳化温度65℃,搅拌时间60min,搅拌速度900rpm。
　　 选取三种柴油机用O型弹性体密封圈(丁氰橡胶、氟橡胶、硅橡胶),研究它们与生物质原油、精制油和乳化油(质量分数为5％)互溶性。三种橡胶浸泡在生物质原油后,丁氰和氟橡胶长度变化率分别为18.43％和15.59％;截面直径变化率分别为33.33％和4.00％:质量变化率分别为变化率为53.10％和48.30％。浸泡在精馏生物质油后,氟橡胶长度、截面直径和质量的变化率最大,分别为135.59％、96.70％和85.65％。浸泡在乳化油后,硅橡胶长度、截面直径和质量的变化率最大,分别为13.56％、18.00％和49.74％。
　　 同时,对不同弹性体浸泡前后的生物质原油、精馏生物质油和乳化油的酸值和运动粘度进行了测试。结果表明:丁氰和氟橡胶浸泡过的生物质原油酸值变化较大；而硅橡胶度对此影响较小。丁氰和氟橡胶浸泡过的乳化油酸值变化较小,而硅橡胶对此影响较大。
　　 采用光学显微镜、热重分析仪和傅立叶红外光谱分析仪等测试设备对浸泡在各种油样后的弹性体橡胶进行分析。结果发现:浸泡在生物质原油中的丁氰橡胶和氟橡胶的质量、尺寸和表面形貌变化较大；浸泡在精制油中的氟橡胶质量、尺寸和表面形貌变化较大；浸泡在乳化油中的硅橡胶质量、尺寸和表面形貌变化较大。热重分析结果表明:浸泡后的橡胶组分发生了变化,从而导致质量损失发生了明显变化。红外光谱分析结果表明:橡胶选择性地吸收了油样中的组分,其中酸、醇、酚类物质容易渗入橡胶内部。丁氰和氟橡胶容易吸收极性较强的组分,硅橡胶容易吸收极性较弱的组分。

目录

文摘

英文文摘

致谢

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表格清单

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 生物质

1.2 生物质快速热解油

1.3 生物质油的应用

1.4 弹性体

1.4.1 弹性体

1.4.2 常用弹性体

1.5 本课题的研究内容及研究意义

1.5.1 研究内容

1.5.2 研究意义

1.6 本章小结

第二章 热解生物质油制备

2.1 生物质油制备工艺

2.1.1 原料及热解装置

2.1.2 热解工艺

2.2 生物质油组成

2.3 生物质油理化特性

2.4 本章小结

第三章 生物质油与弹性体相容性

3.1 原料及实验仪器

3.1.1 实验步骤

3.1.2 分析方法

3.2 结果与讨论

3.2.1 质量及尺寸的变化

3.2.2 表面形貌变化

3.2.3 热重分析

3.2.4 FTIR分析

3.3 本章小结

第四章 精制生物质油与弹性体相容性

4.1 精制油的制备工艺

4.1.1 实验仪器

4.1.2 制备工艺

4.2 相容性研究实验与方法

4.2.1 材料与仪器

4.2.2 测试表征

4.3 结果与讨论

4.3.1 质量与尺寸的变化

4.3.2 表面形貌变化

4.3.3 热重分析

4.3.4 FT-IR红外光谱分析

4.4 本章小结

第五章 乳化油与弹性体的互溶性能

5.1 前言

5.2 乳化油的制备

5.2.1 实验试剂及仪器

5.2.2 乳化生物质油/柴油理化特性

5.3 实验方法

5.3.1 原料及实验仪器

5.3.2 实验步骤及分析方法

5.4 结果与讨论

5.4.1 质量与尺寸变化

5.4.2 表面形貌的变化

5.4.3 FT-IR红外光谱分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文