The influence of temperature and the kind of the atmosphere on polystyrene thermal degradation

• Autorzy: Krauze M. , Trzeszczynski J. , Dzięcioł M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ temperatury i rodzaju atmosfery na rozkład termiczny polistyrenu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The influences of atmosphere and sample heating rate on the degradation temperature were estimated. Thermal degradation of polystyrene (PS) was carried out in a flow tubular furnace under isothermal conditions and in a thermogravimetric analyser under dynamic conditions. The experiments were performed in both a nitrogen and an air atmosphere. The thermal behaviour of tested polymer was determined on the basis of the thermogravimetric curves. The process of polystyrene thermal degradation in the tubular furnace was studied at the temperatures of 300degreesC, 400degreesC, 500degreesC, and 600degreesC for 30 min. The volatile and less-volatile thermal degradation products were analyzed using gas chromatography - mass spectrometry (GC-MS) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) methods. 64 degradation products were identified. Main of them were styrene and its dimer and trimer. In air atmosphere, the concentration of low molecular weight degradation products increases with the temperature while in nitrogen the maximal concentrations of some of them are reached at temp. 500degreesC.

PL

Zbadano wpływ rodzaju atmosfery (azotu lub powietrza), temperatury i szybkości ogrzewania polistyrenu (PS) na przebieg jego rozkładu. Degradację termiczną PS prowadzono w przepływowym piecu rurowym (rys. 1). Metodą analizy ter-mograwimetrycznej - TGA określono wartości temperatury charakteryzujące rozkład PS (rys. 2, tabela 1). Szczegółowy skład produktów rozkładu oznaczano metodą chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrofotometrią masową (GC-MS) (rys. 4 i 5, tabela 2) oraz metodą IR z transformacją Fouriera (FT-IR) (rys. 3). Stwierdzono, że przebieg rozkładu PS w badanym zakresie temperatury zależy od rodzaju atmosfery. Zidentyfikowano 64 związki wydzielające się podczas tego procesu, przy czym głównymi produktami rozkładu były styren oraz jego dimer i trimer. Zaobserwowano, że w powietrzu stężenie małocząsteczkowych produktów degradacji PS wzrasta w sposób ciągły wraz ze wzrostem temperatury (rys. 7), a w azocie stężenie niektórych produktów osiąga maksimum w temp. 500°C (rys. 6). W produktach rozkładu dominują związki o charakterze aromatycznym.

Słowa kluczowe

EN

polystyrene; thermal and thermooxidative degradation; products identification

PL

polistyren; rozkład termiczny i termo-oksydacyjny; identyfikacja produktów

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2003
• Tom: T. 48, nr 10
• Strony: 701--708
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz.

Twórcy

autor

Krauze M.

• Technical University of Szczecin, Institute of Organic Chemical Technology, Al Piastów 42, 71-065 Szczecin, Poland

autor

Trzeszczynski J.

• Technical University of Szczecin, Institute of Organic Chemical Technology, Al Piastów 42, 71-065 Szczecin, Poland

autor

Dzięcioł M.

• Technical University of Szczecin, Institute of Organic Chemical Technology, Al Piastów 42, 71-065 Szczecin, Poland

Bibliografia

• 1. Figa R.: Przemysł chemiczny w święcie 2001, 3, 9 (In Polish).
• 2. Anonim: Przetwórstwo tworzyw 2001, 6, 151 (in Polish).
• 3. Rymarz G., Klecan T.: Przetwórstwo tworzyw 2001, 2, 35 (in Polish).
• 4. Haerdtle G., Marek K., Bilitewski B., Kijewski K.: "Recycling von Kunststoffabfaellen", Erich Schmidt,Berlin 1991, p. 79.
• 5. Sattler K., Enberger J.: "Behandlung fester Abfaelle", Vogel, Wuerzburg 1992, p. 105.
• 6. Noethe M.: "Abfall. Behandlung, Management,Rechtsgrundlagen", Wiley-VCH, Weinheim 1999, p. 149.
• 7. Bilitewski B., Haerdtle G., Marek K.: "Abfallwirtschaft. Eine Einfuerung", Springer, Berlin 1994, p. 245.
• 8. Brandrup J.: "Die Wiederverwertung von Kunststoffen", Hanser, Muenchen 1995, p. 393.
• 9. Vasile C.: "Handbook of Polyolefins", Marcel Dekker, New York 2000, p. 413.
• 10. Yang M., Shibasaki Y.: J. Polym. Sci, Part A: Polym. Chem. 1998, 36, 2315.
• 11. Grassie N., Scott G.: "Polymer Degradation and Stabilization", Cambridge Univ. Press, Cambridge 1985, P-17.
• 12. Shapi M. M.: J. Anal. Appl. Pyrolysis 1990,18,143.
• 13. Świstek M., Ben Ismail N., Nicole D.: Polym. Recycl. 1997/98,1, 67.
• 14. Świstek M., Nguyen G., Nicole D.: J. Appl. Polym. Sci. 1996, 60, 1637.
• 15. Matti E., Saharinen E.: J. Appl. Polym. Sci. 1991, 42, 2819.
• 16. Bar-Long D.: Polym. Degrad. Stab. 1997, 57, 261.
• 17. Sawaguchi T.: J. Polym. Sci, Part A: Polym. Chem. 1998, 36, 209.
• 18. Guaita M.: Br. Polym. J. 1986,18, 226.
• 19. McNeill J. C , Zulfigar M.: Polym. Degrad. Stab. 1990, 28,131.
• 20. Hawkins W. L.: "Polymer Degradation and Stabilization", Springer, Berlin 1984, p. 3.
• 21. Bamford C. D., Tipper C. F. H.: "Degradation of Polymers", Elsevier, Amsterdam 1975, p. 44.
• 22. Madorsky S. L.: "Thermal Degradation of Organic Polymers", Interscience Publ., New York 1964, p. 26.
• 23. Grassie N.: "Chemistry of High Polymer Degradation Processes", Butterworth, London 1956, p. 50.
• 24. Wiezorek B.: "Umweltanwendungen von Gaschromatographie/Massenspektrometrie", Univ. Diss., Bremen 1993, p. 73.
• 25. Zitting A.: "Thermal Degradation Products of PE, PP, PS, PVC", Arbetsmiljoinstitutet, Solna 1998, p. 18.
• 26. Ehrenstein G. W., Riedel G., Trawiel P.: "Praxis der Thermischen Analyse von Kunststoffen", Hanser, Muenchen 1998, p. 111.