Thermoanalytical testing of rubber-grade carbon blacks

The thermoanalytical behaviours of 9 carbon black types alone and in mixtures with rubber were studied. It was shown that the thermoanalytical tests carried out with rubber-grade carbon blacks help to predict their reinforcing effects. In measurements in the temperature range around 250° the weight losses indicate the activities of carbon blacks in rubber compounds. This test method may well supplement other test methods applied earlier to characterize carbon blacks.

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Zusammenfassung Das thermoanalytische Verhalten von 9 Typen von Ruß und in Gemischen mit Gummi wurde untersucht. Es wurde gezeigt, daß die an Ruß-Arten für die Gummi-Industrie durchgeführten thermoanalytischen Prüfungen sich für Voraussagen bezüglich der Verstärkungswirkung derselben eignen. Bei Messungen im Temperaturbereich um 250° zeigt der Gewichtsverlust die Aktivität des Rußes in den Gummiverbindungen an. Diese Testmethode kann die früher zur Charakterisierung von Ruß-Arten eingesetzten anderen Testmethoden gut ergänzen.

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Résumé On a étudié le comportement thermique de 9 types de noirs de fumée, seuls et en mélanges avec du caoutchouc. Les tests d'analyse thermique effectués sur des noirs de fumée destinés à l'industrie du caoutchouc permettent de prévoir l'effet renforçant de ceux-ci. Si les mesures sont effectuées vers 250°, la perte de poids indique l'activité des noirs de fumée dans le cautchouc. Cette méthode apporte des indications complémentaires des autres essais effectués précédemment pour caractériser les noirs de fumée.

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. , , , . , 250°, . , .

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Paper presented at the Scientific Session on Thermal Analysis held at Balatonfüred, Hungary, on 14–16 October, 1976.     

A study of the thermal stability of hexaaziridinylcyclotriphosphazene,N3P3(NC2H4)6

Thermal behaviour of N₃P₃Az₆ up to 300 °C was studied by means of TG, DTG and DTA methods. It was found that, when heated in small amounts, N₃P₃Az₆ does not undergo decomposition even up to 300 °C. It rather melts at about 150 °C and then polymerizes at higher temperatures with the formation of an insoluble glassy substance. The proposed polymerization mechanism assumes the opening of aziridine rings and combination of the N₃P₃Az₆ units into a three-dimensional structure. The heating of larger amounts of N₃P₃Az₆ leads to its decomposition, due to the considerable amount of heat evolved during the polymerization.

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Zusammenfassung Mittels TG, DTG and DTA wurde das thermische Verhalten von N₃P₃Az₆ bis 300 °C untersucht. In geringen Mengen erhitzt erleidet N₃P₃Az₆ bis 300 °C keine Zersetzung. Es schmilzt bei etwa 150 °C und polymerisiert bei höheren Temperaturen zu einer unlöslichen glasigen Substanz. Dem angenommenen Mechanismus nach werden die Aziridinringe geöffnet, die N₃P₃Az₆-Einheiten schließen sich unter Bildung einer dreidimensionalen Struktur zusammen. Beim Erhitzen von größeren Mengen an N₃P₃Az₆ wird die Verbindung wegen der bei der Polymerisation entstehenden beträchtlichen Wärme zersetzt.

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, (N₃P₃Az₆) 300°. 300°. 150° , . (N₃P₃Az₆) . (N₃P₃Az₆) , , .

     

Mo(V)/SiO2 supported catalysts for the epoxidation of allyl chloride

New Mo(V)/SiO₂ supported catalysts as the products of settlement of MoO(OH)₃ on silica were obtained and ESR examined. Catalytic activity in epoxidation of allyl chloride with cumene hydroperoxide was found.

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MoO(V)/SiO₂, MoO(OH)₃ S O₂. .

     

Gas diffusion during the thermal analysis of pyrite

Maximum rates of weight loss were measured during thermal analysis experiments involving the oxidation of thin layers of pyrite particles (<37 to 212–300 m screen size fractions) in oxygen-containing atmospheres (10–100%). The experimentally determined rates were compared with those calculated for several diffusion-based models. Good agreement was obtained with the model involving gas diffusion in the crucible.

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Zusammenfassung Maximale Geschwindigkeiten des bei der Oxydation von in dünnen Schichten aufgebrachten Pyritteilchen (< 37 bis 212–300 m Teilchengröße) in 10–100 Sauerstoff enthaltenden Atmosphären auftretenden Gewichtsverlustes wurden im Verlaufe von thermoanalytischen Experimenten gemessen. Die erhaltenen Werte werden mit denen für einige, die Diffusion berücksichtigenden Modelle berechneten verglichen. Gute Übereinstimmung wurde bei dem die Gasdiffusion im Tiegel berücksichtigenden Modell erhalten.

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37 212–300 10 100%. . , .

     

Catalytic reaction of methane with carbon dioxide

High activities and selectivities of Ni on SiO₂ catalysts producing CO in the reaction of CH₄ with CO₂, have been obtained at relatively low temperatures. These aspects are considerably different from the activities or selectivities of other catalysts, and have been explained by assuming that the Ni on SiO₂ catalyst markedly suppresses carbon deposition.

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CO Ni SiO₂ CH₄ CO₂. , Ni SiO₂.

     

Thermal behaviours of barium ortho-, meta- and para-nitrobenzoates

The thermal behaviours of barium ortho-, meta- and para-nitrobenzoates were studied by DTA, TG and Emanation Thermal Analysis (ETA) in the temperature range 20 – 300°. The application of ETA as a supplement to the classical thermoanalytical methods (DTA and TG) for the study of organic compounds in the solid state is demonstrated.Absolute values of emanating power, measured at room temperature for samples quenched from temperatures before and after the effects in the thermoanalytical curves, provide valuable characteristics of the intermediate products of thermal treatment, especially with regard to the degree of disorder of the molecular structure. The evolution of the molecular structure of each isomer during heating is discussed, and new X-ray patterns of the different compounds are given.

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Zusammenfassung Das thermische Verhalten von Ortho-, Meta- und Para-Isomerem des Bariumnitrobenzoats wurde durch DTA, TG und Emanations-Thermoanalyse (ETA) im Temperaturbereich von 20–300°C untersucht. Die Anwendung der ETA als Ergänzung klassischer thermoanalytischer Verfahren (DTA und TG) zum Studium organischer Verbindungen wird beschrieben.Die absoluten Werte der Emanationskraft, gemessen an Mustern, welche von Temperaturen vor und nach den Effekten abgekühlt worden waren, werden an Hand thermoanalytischer Kurven gezeigt. Sie stellen wertvolle Charakteristika von Zwischenprodukten der thermischen Behandlung dar, besonders hinsichtlich des zerstörten Ordnungsgrades der Molekularstruktur. Die Entwicklung der Molekularstruktur jedes Isomers während der Aufheizung wird erörtert und neue Röntgenspektra der verschiedenen Verbindungen werden angeführt.

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Résumé Par TG, ATD et ATE on a étudié, dans le domaine compris entre 20 et 300°C, le comportement thermique des nitrobenzoates de baryum (isomères ortho, méta et para) et on a montré l'intérêt de l'ATE utilisée comme technique complémentaire de la TG et de l'ATD pour l'étude de composés organiques à l'état solide.En mesurant, pour chaque composé, les valeurs absolues du pouvoir émanateur avant et après chaque effet endothermique ou exothermique, on a pu mettre en évidence les caractéristiques des produits intermédiaires qui apparaissent au cours du traitement thermique, notamment en ce qui concerne le degré de désordre de la structure moléculaire. On a discuté l'évolution de cette structure pour chaque isomère au cours du chauffage. Les diagrammes de diffraction X présentés sont tous nouveaux.

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-, - - 20–300° , (). . , , . , . .

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The authors are obliged to Dr. M. V. Mathieu and Ing. C. Quet, Institute for Catalysis Researches, Villeurbanne, France, for valuable discussion of the I.R. spectra and for assistance in the experimental work, respectively.     

Studies of bulk and supported Cu?Cr catalysts in a high-temperature X-ray chamber

Bulk and -Al₂O₃-supported Cu–Cr catalysts have been studied in a high-temperature X-ray chamber in air, inert (He) and reducing (He+5% H₂) media. The different course of solid-phase reactions is due to the gas phase composition and the presence of a support.

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-Al₂O₃ , () (He+5%H₂) . , .

     

Das System KNbO3-Nb2O5

Zusammenfassung Das System KNbO₃–Nb₂O₅ wurde mit thermoanalytischen, dilatometrischen und röntgenographischen Methoden neu untersucht. Acht ternäre Verbindungen werden im Bereich von 0–50 Mol-% K₂O gefunden. Nur K₄Nb₆O₁₇ schmilzt kongruent, alle anderen zersetzen sich peritektisch. Bei den beiden niobreichaten ternären Verbindungen handelt es sich um Hochtemperaturphasen, die sich erst oberhalb 1273 bzw. 1551 K bilden. Drei der acht Verbindungen wandeln sich mit steigender Temperatur in ihre Hochtemperaturmodifikation um.

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The KNbO₃-Nb₂O₅ system was studied by thermal analysis, dilatometry and X-ray techniques. Eight ternary compounds were found in the range from 0 to 50 mol% K₂O. Only K₄Nb₆O₇ was found to melt congruently, the other compounds decomposed peritectically. For the two ternary compounds with the highest percentage of niobium high-temperature phases were observed which were formed only above 1273 and 1551°, respectively. Three of the compounds studied transformed into their high temperature modifications on heating.

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, $ KN₃-Nb₂O₅. 0 50 % . , K₄Nb₆O₇ , $ . $ $ 1273 1551°. $ $ .

     

Studies on the catalytic oxidation of propylene on ferric molybdate

Ferric molybdate is less selective in the partial oxidation of propylene than bismuth molybdate. Its catalytic behavior is similar to that observed on other transition metal molybdates. The intrafacial nature of the reaction is established through kinetic and adsorption measurements.

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, . . .

     

Reactivity of alkylperoxyl radicals in reactions with aromatic nitrons

Interaction of tetradecylperoxyl radicals with two aromatic nitrons has been studied.

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.

     

Steady conduction of heat in prolate spheroidal systems

The steady local temperature distribution has been determined for arbitrary prolate spheroidal systems with various boundary conditions. The temperature was derived for all possible systems, such as when the temperature was kept constant on the hyperbolic surfaces and variable on the prolate spheroidal surfaces, and vice versa. In'the latter case, roots with respect to the degree of the associated Legendre function for arguments larger than unity had to be determined. Some of the presented solutions have been evaluated numerically, and the isothermal surfaces have been presented.

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Zusammenfassung Für beliebig ausgedehnte sphäroide Systeme wurde mit verschiedenen Randbedingungen eine stationäre lokale Temperaturverteilung ermittelt. Die Temperatur wurde für alle möglichen Fälle ermittelt, so auch für den Fall, in dem die Temperatur an der Hyperbeloberfläche konstant gehalten und an den ausgedehnten sphäroiden Flächen veränderlich ist bzw. umgekehrt. Für letzteren Fall mußten für Argumente größer als eins Wurzeln betreffs des Grades der zugehörigen Legendre Funktion ermittelt werden. Einige der dargestellten Lösungen wurden numerisch ermittelt und die isothermen Flächen dargestellt.

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. , . , . .

     

Catalytic conversion of alcohols, IX. Effect of temperature on the direction of elimination of water from a tertiary alcohol

The amount of 1-alkene formed by the dehydration of 2-methyl-2-butanol with several metal oxide catalysts parallels the temperature dependence of acetate pyrolysis where the amount of 2-methyl-1-butene increases with increasing temperature.

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1-, 2--2- , , 2--1- .

     

Theory of differential thermal analysis taking into account heat exchange between the specimen and reference cells

A basic formula of differential thermal analysis is evolved for the case when the heat transfer coefficient between the specimen cell and the reference cell is not zero. The more general formula obtained differs from the classical formula by including the parameters of the reference cell and the heat transfer coefficient between the cells. It indicates that utilization of the classical formula is not correct if heat exchange occurs between the cells. To utilize the generalized formula, additional measurements of the temperature changes of the reference material are required. However, if the time constants of the two cells are identical, the formula can be changed to assume the form of the classical formula for DTA if a correction factor is introduced which takes into account the effect of heat exchange between the cells.

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Zusammenfassung Für den Fall, dass der Übertragungskoeffizient zwischen der Proben- und der Referenzzelle nicht Zero ist, wurde eine Grundformel der Differentialthermoanalyse entwickelt. Die entstandene Formel, die vielmehr allgemein ist, weicht von der klassischen dadurch ab, dass sie auch die Parameter der Referenzzelle, und den Wärmeübertragungskoeffizient zwischen den Zellen enthält. Sie deutet darauf hin, dass die Anwendung der klassischen Formel in dem Fall nicht einwandfrei ist, wenn ein Wärmeaustausch zwischen den Zellen zustande kommt. Zur Anwendung der verallgemeinerten Formel sind weitere Messungen des Temperaturaustausches vom Referenzmaterial erforderlich. Sind aber die Zeitkonstanten der zwei Zellen identisch, kann die Formel so geändert werden, dass sie die Gestalt der klassischen DTA-Formel annimt, wenn ein, mit der Wirkung des Wärmeaustausches zwischen den Zellen rechnender Korrektionsfaktor eingeführt wird.

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, . , , . . , , , , .

     

Systemes metaux alcalins-oxygene

Résumé Le comportement thermique du monooxyde de césium Cs₂O a été déterminé par analyse thermique différentielle, thermogravimétrie et diffraction X. L'utilisation de différents matériaux pour contenir ce produit a été nécessaire pour cerner les phénomènes propres à cet oxyde. On trouve la température de fusion de Cs₂O=495±5° et sa pression de vapeur égale à 10^–4 Torr à 240°. Aucune transformation allotropique n'est mise en évidence.

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The thermal behaviour of cesium monoxide (Cs₂O) was determined by differential thermal analysis, thermogravimetry and X-ray diffraction. The use of several materials as sample holders was necessary to clarify the properties of this oxide. The melting point of Cs₂O was found to be 495±5°, and its vapour pressure equal to 10^–4 torr at 240°. No allotropic transformation was observed.

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Zusammenfassung Es wird über die DTA, TG und röntgenographische Untersuchung des Caesium monoxyds berichtet. Verschiedene Materien als Probenbehälter wurden herangezogen damit die dem Oxyd eigene Eigenschaften klar festgelegt werden können. Der Schmelzpunkt von Cs₂O liegt bei 495±5°, der Dampfdruck beträgt 10^–4 Torr bei 240°. Es fand keine allotrope Umwandlung statt.

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Cs₂O , . , , . , 495±5 °C, 10^–4 240 °. .

     

Lattice oxygen removal from V6O13 by the TPD method

Removal of the lattice oxygen from the V₆O₁₃ phase has been measured and the activation energy determined.

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V₆O₁₃ .

     

Hysteresis of thermogravimetric curves of nickel catalysts for methane conversion in CH4+CO2 mixture

Characteristic peculiarities of the supercarbonization peak, i. e. the effect of carbon accumulation on the catalyst surface and its subsequent removal under heating in the CH₄+CO₂ mixture have been studied. Hysteresis of thermogravimetric curves in the heating/cooling cycle has been established.

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— . -.

     

Creep compliance measurements by thermomechanical analysis—Parallel plate rheometry (TMA-PPR)

A method is described for measurement of creep compliance and apparent viscosity of thermoplastic materials above their glass transition temperatures. The method utilizes a standard thermomechanical analyzer (TMA) with minor modifications. Small samples in the shape of a flat-ended cylinder are compressed isothermally between parallel plates consisting of a special probe and the base of the sample platform. Previously derived physical relationships and experimental restraints are employed. Results are reported for a polystyrene standard and an electrophotographic toner at several temperatures. Standard time-temperature superposition techniques were used to construct creep compliance master curves for the toner. It is demonstrated that TMA is ideally suited for this type of measurement.

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Zusammenfassung Eine Methode zur Messung der Kriechnachgiebigkeit und der scheinbaren Viskosität von thermoplastischen materialien oberhalb deren Glasumwandlungstemperaturen wird beschrieben. Es wurde ein thermomechanischer Standardanalyzer (TMA) mit geringfügigen Abänderungen benutzt. Kleine Proben in Form eines Zylinders mit ebenen Enden werden zwischen einer speziellen Sonde und der Basis der Probenplatte isotherm gepreßt. Vorausgehend abgeleitete physikalische Beziehungen und experimentelle Einschränkungen werden berücksichtigt. Ergebnisse werden für einen Polystyrolstandard und einen elektrophotographischen Toner und verschiedene Temperaturen angegeben. Standard-Techniken der Zeit-Temperatur-Überlagerung werden herangezogen, um Kriechnachgiebigkeitskurven für den Toner zu konstruieren. Es wird gezeigt, daß TMA für diesen Typ von Messungen ideal geeignet ist.

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. (). , . . . — . , .

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Presented at the 7th ICTA in Kingston, Ontario, Canada.

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Its is a pleasure to acknowledge Dr. Thor Smith of IBM Research for his guidance and many helpful discussions. Mel Astrahan, an exceptional summer student, deserves credit for many of the creep compliance measurements and for the computer program.     

The determination of residual moisture in several freeze-dried vaccines and a Honey Bee Venom Allergenic Extract by TG/MS

Thermogravimetry/mass spectrometry is used to identify TG transitions corresponding to loss of residual moisture in freeze-dried biological products with complex TG curves. While TG weight losses were recorded, ion intensities of mass peaksm/e=18 (water) andm/e=44 (carbon dioxide) were monitored continuously for Typhoid Vaccine U.S.P., Meningococcal Polysaccharide Vaccine Groups A and C Combined and Honey Bee Venom Allergenic Extract. MS ion intensities indicated the difference between evolution of residual moisture and moisture associated with product thermal decomposition. Residual moisture values calculated from TG weight losses indicated by mass spectral data agreed with Karl Fischer moisture data.

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Zusammenfassung Thermogravimetrie/Massenspektrometrie wurde zur Identifizierung von TG-Effekten herangezogen, die auf die Abgabe des Restwassers von gefriergetrockneten biologischen Produkten zurückzuführen sind. Für Thyphoid Vaccine U.S.P., Meningococcal Polysaccharide Vaccine Groups A and B combined und Honey Bee Venom allergenic extract wurden gleichzeitig mit der thermogravimetrischen Registrierung des Gewichtsverlustes die Ionenintensitäten der Massenpeaksm/e=18 (Wasser) undm/e=44 (Kohlendioxid) kontinuierlich verfolgt. Der Verlauf der Ionenintensität ermöglicht eine Unterscheidung zwischen Restwasser und dem bei der thermischen Zersetzung des Produktes entstehenden Wasser. Der massenspektrometrisch als solcher erkannte und auf Grund der TG-Kurve quantifizierte Restwassergehalt stimmt mit dem Wert der nach Karl Fischer bestimmten Feuchtigkeit überein.

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- , , . , - m/e=18 () m/e=44 ( ). Mace- , . , - , , .

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Presented at the 1985 World Conference on Thermal Analysis, Bad Hofgastein, Austria.

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The authors thank Jen Chiu, Ph.D. of E. I. DuPont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware, U.S.A. for collecting TG/MS data under contract.     

Reduction of NO by carbon monoxide on tin dioxide

The reduction of NO by carbon monoxide on SnO₂ has been studied in the temperature range from 90 to 450°C. The complicated temperature dependence of the reaction rate is due to the interaction of CO an CO₂ with the catalyst.

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NO SnO₂ 90–450°C. , CO CO₂ .