环氧氯丙烷对淀粉热解行为的影响及其交联机理

李茂群^1,2，陈成猛¹，孙国华¹，谢莉婧²

1. 中国科学院山西煤炭化学研究所炭材料重点实验室2. 中国科学院大学

摘 要：首先制备了环氧氯丙烷交联的玉米淀粉,然后经稳定化和炭化得到淀粉基类球形炭材料。通过TG-MS分析玉米淀粉在环氧氯丙烷影响下的热解行为;采用扫描电镜（SEM）、X射线粉末衍射仪（XRD）对淀粉基类球形炭材料的微观形貌和晶型结构进行表征;利用原位红外（in situ FTIR）对淀粉热解过程中表面化学演化进行表征;最后,通过以上表征及分析探究环氧氯丙烷对淀粉热解行为的影响并深入探究了环氧氯丙烷与淀粉的交联反应机理。结果表明,淀粉交联环氧氯丙烷后,热稳定性得到有效提高,最大热失重温度提前,热解过程相对温和,避免淀粉在剧烈反应时基本骨架结构遭到破坏和炭收率显著降低,同时,交联淀粉在后续的热解过程中更趋向于向芳香族结构转化,在相同温度下比纯淀粉热解产物炭化程度高,得到的最终产物炭收率高;环氧氯丙烷与淀粉在热解过程中与淀粉发生交联反应,形成稳定的网状结构稳定淀粉炭骨架从而减少淀粉中挥发性小分子物质的产生。

关键词：玉米淀粉;环氧氯丙烷;类球形炭材料;热解;交联机理;