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木塑复合材料(WPCs)很难生物降解,废弃的木塑复合材料将对环境造成污染。木塑复合材料两种主要组分中的生物质是可再生的碳源,废旧塑料是石油衍生品,二者都是物质性能源,可通过各种转化技术来制备能源及生产化工产品,从而实现生物质与废旧塑料的资源化利用,符合循环经济和低碳经济的要求。快速裂解是一种将生物质等原料在缺氧、快速热解气化和热解气迅速冷凝得到液体燃料(生物油)的热化学转化技术。本文主要研究了聚烯烃木塑复合材料快速热裂解,来实现废弃木塑复合材料转化为能源,并为“废旧塑料+生物质→木塑复合材料→燃料”产业链的后半段提供理论支持。主要研究内容及结果如下:利用Py-GC/MS考察了聚乙烯木塑复合材料(WF-PE)和聚丙烯木塑复合材料(WF-PP)热解产物的组成、分布等。结果表明:聚烯烃木塑复合材料的热解产物的组成基本上是聚烯烃基体和生物质增强体各自热解产物的叠加。即由生物质热解产生的醇、醛、酮、酸、呋喃、苯酚及其衍生物等含氧有机物和塑料基体热解产生的以烯烃、烷烃和二烯烃为主的碳氢化合物的叠加。和生物质裂解产物相比,WPCs裂解产物中有较多具有较高热值的烃类化合物。所以和生物质裂解的生物油相比,WPCs生物油具有更高的热值。利用Py-GC/MS考察了 WF-PE、WF-PP、葡萄糖、木质素、聚乙烯(PE)及聚丙烯(PP)快速热裂解蒸气经不同硅铝比HZSM-5催化剂催化转化后的产物组成,提出了HZSM-5对WF-PP和WF-PE的催化裂解机理。结果表明:WF-PE和WF-PP经HZSM-5在线快速催化裂解后产生大量的苯、甲苯、对二甲苯、茚和萘等芳香族化合物。芳香族化合物的含量随催化剂硅铝比的减少而增加,催化剂硅铝比越小酸性越强,酸性在芳香族化合物的生成中起了重要作用。经HZSM-5在线催化裂解后,产物中乙酸含量明显减少,生物油的品质得到改善。经HZSM-5催化后木塑复合材料裂解产物中脂肪烃含量明显减少,芳香烃含量显著增加,总烃类含量也增加,并且总烃量随催化剂硅铝比的减少而增加。HZSM-5催化后产生芳香族化合物,其形成大致有三种途径,一是木粉中的纤维素半纤维素发生解聚和开环反应产生脱水糖和羟基乙醛等小分子化合物,接着脱水糖进一步裂解产生呋喃、糠醛和5-羟甲基糠醛为主的小分子化合物,上述这些小分子化合物经HZSM-5孔道择形催化产生芳香族化合物;二是木粉中的木质素裂解产生的含苯环木质素衍生物,在HZSM-5催化剂作用下脱氧,发生C-O键和C-C键断裂,生成芳香族化合物;三是PE或PP裂解产生的低聚物烃类,在HZSM-5催化剂作用下发生断键,择形催化生成芳香族化合物。进一步制备了多种MexOy/HZSM-5(Me=Fe、Ni、Cu、Mo、Ag)多功能催化剂,并考察了多功能催化剂对木塑复合材料裂解产物的影响,结果表明:WF-PP经Me/HZSM-5在线快速催化裂解后产生大量的苯,甲苯,对二甲苯,茚,萘等芳香族化合物。从总产物收率看,没负载金属的HZSM-5催化效果最好。HZSM-5催化剂催化后芳香烃产物收率最高,Fe/HZSM-5次之。从产物中芳香烃所占百分比含量考虑,当铁负载率达到20%时催化裂解产物中有98%是芳香烃,Fe(20)/HZSM-5催化效果最好。Fe/HZSM-5对苯,甲苯和对二甲苯的选择性很高。从减少脂肪烃转化来看,Mo(10)/HZSM-5催化剂最好。观察含氧化合物百分比含量发现,Fe(20)/HZSM-5催化剂催化产物中含氧化合物百分比含量最低达0.64%,Fe(20)/HZSM-5催化效果最好。