IE СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY 0039-2391 ИП Подколзин М.М. 28 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Термическое разложение полиэтилена высокой плотности: кинетическое исследование с применением данных TGA и DTG Thermal decomposition of high-density polyethylene: kinetic study using TG and DTG data Карасев Роман Алексеевич Karasev Roman A. roman_karasyov@mail.ru Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского F.M. Dostoevsky Omsk State University 28 02 2025 69 2 60 76 © 2025 СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ. Все права защищены. © 2025 STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY. All rights reserved. 2025 СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY Метаданные настоящей записи распространяются на условиях Creative Commons CC0 1.0 (передача в общественное достояние). The metadata of this record are distributed under the Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication.

Термическое разложение или пиролиз отходов полимеров считается одним из перспективных методов переработки полимерных отходов. Целью данной работы движет исследование кинетики термического разложения полиэтилена высокой плотности (HDPE) с применением изоконверсионных методов (Фридмана, Флинна-Уолла-Озавы, Киссинджера-Акахиры-Суносе) и применением методов подгонки моделей (Аррениуса, Коутса-Редферна). Термогравиметрические кривые (TGA) и дифференциальные термогравиметрические кривы (DTG) получены при скоростях нагрева 5, 10, 15 и 20 К мин−1 показали линейную зависимость кривой в стандартно применяемом конверсионном диапазоне, что свидетельствует о протекающих реакциях первого порядка и одном механизме реакции. Полученные значения энергии активации для полиэтилена высокой плотности были рассчитаны в конверсионном диапазоне 0,1 – 0,9 с шагом 0,1 изоконверсионными методами с диапазоном средних значений от 138,3 до 155,0 кДж/моль. Дополнительный расчет кинетических параметров был проведен при помощи двух методов подгонки модели со значением энергии активации в диапазоне 135,3-139,5 кДж/моль.

Thermal decomposition or pyrolysis of polymer waste is considered one of the promising methods of polymer waste recycling. The purpose of this work is to study the kinetics of thermal decomposition of high-density polyethylene (HDPE) using isoconversion methods (Friedman, Flynn-Wall-Ozawa, Kissinger-Akahira-Sunose) and using model fitting methods (Arrhenius, Coates-Redfern). Thermogravimetric curves (TGA) and differential thermogravimetric curves (DTG) obtained at heating rates of 5, 10, 15, and 20 K min -1 showed a linear dependence of the curve in the standard conversion range, indicating first−order reactions and a single reaction mechanism. The obtained activation energy values for high–density polyethylene were calculated in the conversion range of 0.1 - 0.9 in increments of 0.1 by isoconversion methods with an average range of 138.3 to 155.0 kJ/mol. An additional calculation of the kinetic parameters was carried out using two methods of fitting the model with an activation energy value in the range of 135.3-139.5 kJ/mol.

 термическое разложение полиэтилен высокой плотности (LDPE); пиролиз; кинетика; энергия активации; предэкспоненциальный множитель термогравиметрический анализ (TGA) дифференциальный термический анализ (DTG) изоконверсионный метод Фридмана изоконверсионный метод Флинна-Уолла-Озавы изоконверсионный метод Киссинджера-Акахира-Суносе метод подгонки модели Аррениуса метод подгонки модели Коутса-Редферна thermal decomposition high density polyethylene (LDPE); pyrolysis; kinetics; activation energy; preexponential multiplier thermogravimetric analysis (TGA) differential thermal analysis (DTG) Friedman isoconversion method Flynn-Wall-Ozawa isoconversion method Kissinger-Akahira-Sunose isoconversion method Arrhenius model fitting method fitting method The Coates-Redfern models Исследование выполнено без внешнего финансирования. The study was conducted without external funding. metadata-license CC0 1.0 Список литературы Горбовский К.Г., Казаков А.И., Норов А.М., Пагалешкин Д.А., Михайличенко А.И. Исследование кинетики термического разложения NPK-удобрений на основе нитрата аммониия. // Труды Кольского научного центра РАН. 2019. Т. 10. № 1(3). С. 64-71. Давренбеков С.Ж., Тулеуов У.Б., Болатбай А.Н., Хавличек Д., Жакупбекова Э.Ж., Хамитова Т.О. Исследование термического разложения сополимера полиэтиленгликольфумарата с метакриловой кислотой // Химический журнал Казахстана. 2022. Гл. 4. № 80(2022). С. 110-119. Садритдинов А.Р., Глазырин А.Б., Псянчин А.А., Захарова Е.М., Хуснуллин А.Г., Захаров В.П. Влияние условий переработки полипропилена на его термические и физико-механические характеристики // Пластические массы. 2021. № 3-4. Табакаев Р.Б., Алтынбаева Д.Б., Ибраева К.Т., Заворин А.С. Кинетические характеристики пиролиза биомассы // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 12. 11-130. Фетисова О.Ю., Кузнецов П.Н., Пуревсурен Б., Авид Б. Кинетическое изучение стадийности термического разложения различных углей Монголии // Химия твердого топлива. 2021. № 1. C. 3-10. Хуснуллин А.Г., Захарова Е.М., Псянчин А.А., Захаров В.П. Теплофизические свойства полимерных компаундов на основе вторичного полипропилена и полиэтилена // Letters on materials. 2022. № 12(1). pp. 59-64. Aboulkas A., El harfi K., El Bouadili A. Thermal degradation behaviors of polyethylene and polypropylene // Energy conversion and management. Part I: Pyrolysis kinetics and mechanisms. 2010. Vol. 51. Iss. 7. pp. 1363-1369. Alfurhood J.А., Alsewailem F., Al-mutabaqani L. Activation energy for the pyrolysis of polymer wastes // European chemical bulletin. 2014. № 3(1). рр. 93-97. Costa C.S., Fernandes A., Munoz M., Rosário Ribeiro M., Silva J.M. Analyzing HDPE thermal and catalytic degradation in hydrogen atmosphere: A model-free approach to the activation energy // Catalysts. 2024. № 14(8). Р. 514. Li H., Mašek O., Harper A., Ocone R. Kinetic study of pyrolysis of high-density polyethylene (HDPE) waste at different bed thickness in a fixed bed reactor // The Canadian journal of chemical engineering. 2021. pp. 1732-1744. Riaz Sh., Ahmad N., Farooq W., Ali I., Sajid M., Akhtar M.N. Catalytic pyrolysis of HDPE for enhanced hydrocarbon yield: A boosted regression tree assisted kinetics study for effective recycling of waste plastic // Digital chemical engineering. 2025. Vol. 14. pp. 100-213.