This experiment was performed under the purpose of the reexploiting the resources of the deserted plastics. In the initial step the reaction of the dehyclrochlorination is proceeded. This reaction was repeated by changing the experimental conditions such as the kind of reactor, sample boat, additives, changing temperature, ultra violet irradiation. The range of the reacting temperature was from 210℃ to 300℃ and the sample which is composed of 20%, 40%, 60% of Titanium oxide was used and the ultra violet of which the wavelength is 1800Å irradiated to the pure PVC for 30min, 60min, 90min, 120min. It was obtained that the activation energy was 23.03Kcal/mole at the Vycor holder, and 18.424Kcal/mole at Ee holder. It was shown that the Lewis acid promoted the rate of dehydrochlorination.
When the rate of diffusion is slower than that of reaction rate, the phenomenon of the autocatalysis was observed and the higher the level of temperature raised, the severe the degree of the autocatalysis became.
The rate of dehydrochlorination was increased by the addition of Titanium oxide, and decreased the time of induction. When the sample was radiated by ultra violet, at first the reaction rate was increased during the period of radiation, but sooner or later the reaction rate was decreased. This fact was due to the fact that the radiation of ultra violet makes the dehydrochlorination proceed in some extent, so the Zipping reaction cannot be lasted long in the chain of polymer and was stopped in the way. The addition of $TiO_2$ accelerated the reaction rate and this was due to the fact that $TiO_2$ make the diffusion rate in the polymer slower than that of no addition of $TiO_2$ and promotes the initiation step. So the degree of autocatalysis becomes more severe.
Mathematically it was proved that the autocatalytic reaction can be observed when the rate of diffusion is slower than that of the reaction and the mechanism of autocatalysis was explained by the branched chain reaction. In case that the autocatalytic reaction was observed, the steady state approximation became powerless because the assumption that the rate of initiation step is just same as the termination rate cannot be accepted, so to fit the experimental data into the equation, we need some new model of the rate expression.
And the sample which was pretreated by pyrolyzing at 280℃ for 30min was pyrolyzed at 407.7℃, at 501.5℃, at 595℃ and products were collected in the liquid Nitrogen trap and analyzed by the gas chromatograph.
페플라스틱의 재자원화라는 목적하에 본 연구를 수행하였다.
열분해 초기 단계에는 탈염화수소 반응이 일어나게 된다. 이 탈염화수소 반응을 시료 용기의 변화와 첨가물, 자외선조사, 온도의 변화 등 여러가지 실험 조건을 바꾸어 가면서 수행 하였다. 온도는 210℃ 에서 부터 300℃까지 변화를 시켰으며 첨가물로는 티타니움-옥사이드를 20%, 40%, 60% 넣었으며 자외선 조사는 파장이 1800Å인 것으로 30분, 60분, 90분, 120분간 쬐인것으로 실험을 하였다.
바이코(Vycor) 용기에서는 활성화 에너지가 23.03Kcal/mole철 용기에서는 18.42Kcal/mole 로 얻어졌으며 르위스(Lewis) 산이 반응 속도를 증가 시킴이 밝혀졌다.
생긴 염화수소의 확산속도가 생성속도 보다 느릴때는 오-토 카탈리시스(autocatalysis) 현상을 보였으며 온도가 올라 갈수록 그 현상이 심해 졌다.
$TiO_2$를 첨가함에 따라 반응 속도는 증가하였고, 지연시간 (lag time)은 감소 하였다.
자외선을 조사했을 경우에는 반응속도가 조사시간에 대해서 처음에는 증가하였다가 나중에는 감소를 하게된다. 이는 자외선을 조사 받는 동안에 어느정도의 탈염화수소 반응이 진행되고, 지-핑 (Zipping) 반응이 고분자의 여러 단위를 거치지 못하고 중간에서 끝나기 때문이다.
$TiO_2$ 를 넣음에 따라서 반응속도가 커지는 것은 타타니움-옥사이드 분말이 분해가 일어나는 폴리비닐클로라이드 속에 있어서 확산 속도를 저하 시키고, 개시 반응을 촉진시키기 때문이다. 따라서 오토카탈리시스의 반응이 일어남을 유도하였고, 그 반응 기구를 설명 하였다.
이러한 오토카탈리시스 반응은 시료의 분량을 줄이므로서 낮출 수 있고 실제로 1 mg 이하의 시료를 넣고 실험할때는 발견되지 않는다.
이렇게 자기촉매반응 (autocatalysis) 이 일어날 경우에는 반응 차수가 1차와 2차 사이에 있게 되고, 차수라는 것이 무의미 해지므로 간단한 모델을 써서 실험결과를 맞게 설명할 수 있다.
407.7℃, 501.5℃, 595℃에서 280℃ 에서 30분 동안 전처리한 시료를 가지고 한시간동안 열분해한 생성물을 액체 질소로 잡아서 개스크로마토그라피로 분석을 하였다. 주요 생성물은 방향족 탄화 수소인 벤젠, 톨루엔, 자이렌, 스틸렌 등이다. 약 50여가지 이상의 생성물이 얻어지고 온도가 올라갈수록 종류는 더 많아지게 된다.
