聚氯乙烯热解动力学与产物演化机制：从缺陷结构到多环芳烃形成的两阶段路径解析

本文系统研究了聚氯乙烯(PVC)的热解动力学与产物演化规律，采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)、Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)和Coats-Redfern(CR)方法揭示了两阶段反应机制：第一阶段(131.477 kJ·mol-1)发生脱氯化氢生成共轭多烯，第二阶段(199.409 kJ·mol-1)裂解形成多环芳烃(PAHs)。研究为PVC废料的资源化处理提供了重要理论依据。

　　

Highlight亮点聚焦
本研究通过多尺度表征技术揭示了PVC热解的两阶段反应机制，首次证实低温脱氯化氢阶段已伴随芳构化反应，为理解氯化塑料热转化过程中多环芳烃(PAHs)的形成机制提供了新视角。

Sample preparation样品制备
PVC购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。实验前将原料干燥粉碎，过300μm筛网获得粒径均一的粉末。使用Vario Microcube EA-1元素分析仪测得样品组成为...

Thermal degradation of raw feedstock原料热降解行为
热重分析(TGA)显示PVC在10-30°C min^-1升温速率下均呈现两个主要失重阶段（图2）：250-380°C对应脱氯化氢反应，380-550°C对应多烯链裂解。DTG曲线显示最大失重速率随升温速率提高向高温区移动，表现出典型的热滞后效应。

Discussion机制讨论
PVC热解始于聚合物主链内部烯丙基氯位点的脱氯化氢反应（250-380°C），同时多烯骨架通过环化反应生成苯系物。动力学分析表明该过程遵循三阶段"拉链机制"：链引发（缺陷结构活化）、链增长（共轭多烯延伸）、链终止（分子内环化）。次级阶段（380-550°C）存在两条竞争路径：环化反应生成PAHs（E_a=231 kJ mol^-1）和碳链断裂形成小分子产物。

Conclusions研究结论
系统研究证实PVC热解遵循脱氯化氢（131.477 kJ mol^-1）和裂解（199.409 kJ mol^-1）的两阶段机制。固定床反应器中预脱氯化氢形成的交联结构，在后续热解中更易生成四环芳烃等大分子PAHs。该发现为调控PVC热解产物分布提供了重要理论指导。