The applicability of DTA and DSC techniques to the study of the kinetics of phase transition reactions

Differential thermal analysis and differential scanning calorimetry techniques have been used to study the kinetics of phase transitions. The aragonite/calcite transformation was chosen as test reaction.Marked discrepancies were observed between the DTA kinetic results and those obtained from isothermal kinetic measurements. This disagreement is associated with the difficulty of determining accurately the reaction rate of the process from a DTA curve.In contrast, in DSC measurements, where the reaction rate is given by the height of the peak from the base-line, it is possible to get a satisfactory fit of the data, and the kinetic results obtained with this technique are in good agreement with the isothermal ones.

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Zusammenfassung Die Differentialthermoanalyse und DSC wurden zur Untersuchung der Kinetik von Phasenübergängen eingesetzt. Die Umwandlung Aragonit/Calcit wurde als Testreaktion gewählt.Bedeutende Diskrepanzen wurden zwischen den kinetischen Ergebnissen der DTA und den durch isotherme kinetische Messungen erhaltenen Ergebnissen beobachtet. Diese Abweichungen sind damit verbunden, daß es schwierig ist, die Reaktionsgeschwindigkeit des Vorgangs aus einer DTA-Kurve genau zu ermitteln.Bei DSC-Messungen,wo die Reaktionsgeschwindigkeit durch die Höhe des Peaks von der Grundlinie gegeben ist, kann eine befriedigende Anpassung der Daten erhalten werden, und die durch diese Technik erhaltenen kinetischen Ergebnisse sind in guter Übereinstimmung mit den isothermen Ergebnissen.

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. /. , . -. , , , , , .

     

Thermogravimetric study of DMF loss from (C8H11NH)4W10O32·2DMF

The thermal behaviour of collidinium decatungstate with twoN,N-dimethylformamide (DMF) crystallization molecules was studied by thermogravimetry. The kinetic parameters for the first stage of the thermal decomposition were established from isothermal and nonisothermal mass-change studies. The chemical reaction in this step is the loss of DMF: as confirmed by¹H NMR.The physical model of this reaction, nucleation-growth according to the Avrami-Erofeev law, withn=1/2, was found by comparison of the isothermal and non-isothermal TG data.

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Zusammenfassung Das thermische Verhalten von Collidinium-dekawolframat mit zweiN,N-Dimethylformamid-Molekülen (DMF) wurde thermogravimetrisch untersucht. Die kinetischen Parameter des ersten Schrittes der thermischen Zersetzung wurden aus isothermen und nicht-isothermen Massenveränderungen ermittelt. Die in diesem Schritt verlaufende Reaktion ist der Verlust von DMF gemäßwie durch¹H-NMR bestätigt wurde. Das physikalische Modell dieser Reaktion, nämlich ein Keimwachstum entsprechend dem Avrami-Erofeev-Gesetz mitn=1/2, wurde durch Vergleich der isothermen und nicht-isothermen TG-Daten gefunden.

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(). . , : , - =1/2.

     

Degradation of rocket insulator at high temperature

The degradation of a rocket insulator compound based on ethylene propylene diene rubber (EPDM) containing asbestor, cork and iron oxide (Fe₂O₃) as fillers has been studied at high temperature (up to 600°) by using differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetry (TG). The changes in physical properties on high-temperature aging are also reported. EPDM gum vulcanizates involving different types of diene, namely ethylidene norbornene (ENB), dicyclopentadiene (DCPD) and 1,4-hexadiene (HD), were used. In each case, the kinetic parameters for degradation have been evaluated. From these data, the lifetime of the rocket insulator compound has been found.

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Zusammenfassung Die Zersetzung einer Raketenisolator-Verbindung auf Äthylen-Propylen-Dien-Gummibasis (EPDM) mit Asbest, Kork und Eisenoxid (Fe₂O₃) als Füllstoffe wurden bei hohen Temperaturen (bis 600°) mittels Differentialthermalanalyse (DTA) und Thermogravimetrie (TG) untersucht. Die bei Hochtemperaturen eintretenden Veränderungen der physikalischen Eigenschaften sind ebenfalls angegeben. Verschiedene Typen von Dienen, nämlich Äthyliden-norbornen (ENB), Dicyclopentadien (DCPD) und 1,4-Hexadien (HD) enthaltenden EPDM-Gummivulkanisate waren Gegenstand der Untersuchung. In allen Fällen wurden die kinetischen Parameter der Zersetzung ermittelt. Aus diesen Daten wurde die Lebensdauer der Raketenisolator-Verbindung bestimmt.

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600° (), , . , . , , 1,4- . . .

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The authors are grateful to the Indian Space Research Organization for funding, and acknowledge the help and suggestions from Mr. T. S. Ram and Mr. Baby John, R.P.P., V.S.S.C., Trivandrum. The authors are also grateful to Prof. S. K. De, Rubber Technology Centre, and Prof. R. Ghosh, Chemistry Department, I.I.T., Kharagpur.

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The authors thank Mr. Asutosh Ghosh, Indian Association for the Cultivation of Science, for experimental assistance.     

A thermogravimetric study of praseodymium(III), neodymium,samarium, gadolinium and holmium acetates,benzoates and abietates

The thermal decompositions of the acetates of Pr, Nd, Sm, Gd and Ho have been investigated using thermogravimetry and differential thermal analysis, together with infrared spectroscopy and X-ray diffraction. The thermal decompositions of the acetates of the rare earth elements exhibit several stages, depending upon both the number of crystal water molecules in the acetates and the rare earth element behaviour. Experiments with the benzoates and abietates of Pr, Nd, Sm, Gd and Ho indicate some correlations in the thermal decompositions of carboxylates of the rare earth elements.

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Zusammenfassung Die thermische Zersetzung der Acetate von Pr, Nd, Sm, Gd und Ho wurde durch Thermogravimetrie und Differentialthermoanalyse in Verbindung mit der Infrarotspektroskopie und Röntgendiffraktionsmethode untersucht. Die thermische Zersetzung der Acetate der seltenen Erden verläuft in mehreren Stufen, welche sowohl von der Zahl der Kristallwassermoleküle in den Acetaten als auch von dem Verhalten der seltenen Erden abhängen. Experimente mit den Benzoaten und Abietaten von Pr, Nd, Sm, Gd und Ho zeigen gewisse Abhängigkeiten von der thermischen Zersetzung der Carboxylate der seltenen Erden.

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Résumé La décomposition thermique des acétates de Pr, Nd, Sm, Gd et Ho a été étudiée par thermogravimétrie et analyse thermique différentielle ainsi que par spectroscopie infrarouge et diffraction des rayons X. La décomposition thermique des acétates de terres rares se produit en plusieurs étapes qui dépendent à la fois du nombre de molécules d'eau de cristallisation de l'acétate et du comportement de l'élément des terres rares considéré. Des expériences effectuées avec les benzoates et abiétates de Pr, Nd, Sm, Gd et Ho montrent que la décomposition thermique des carboxylates dépend des éléments de terres rares considérés.

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Pr, Nd, Sm, Gd , , - - . , , . Pr, Nd, Sm, Gd .

     

Infrared study of unsaturated surface compounds on supported bimetallic catalysts

Surface species of unsaturated hydrocarbons and their catalytic transformations on bimetallic systems have been studied by IR spectroscopy. The results obtained allow to estimate the role of individual components of the given systems in catalytic processes.

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- . .

     

Activity and stability of rhodium catalysts in liquid-phase hydrogenation of 3-thiolene-1, 1-dioxide

Activity and stability of rhodium catalysts is found to vary in parallel with metal dispersity. Treatment of reduced samples by air leads to a considerable (3–5 fold) increase of their activity in hydrogenation of 3-thiolene-1,1-dioxide to thiolane-1,1-dioxide.

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. (3–5 ) 3--1, 1- -1, 1-.

     

Influence de l'oxygene adsorbe sur la sulfatation de l'oxyde de nickel par le dioxyde de soufre

The interactions between gaseous sulfur dioxide and nickel oxide at 250° have been investigated by means of temperature-programmed desorption (TPD) and microcalorimetric techniques. Depending on the thermal treatment of the oxide, different NiO samples were prepared containing chemisorbed oxygen species, O¹, O², O³ and O⁴, with different energies. The calorimetric data indicated that the weakly-bound species O¹ is the most reactive of the oxygen forms towards sulfur dioxide. In this case, the TPD curves (m/e=48 andm/e=32) show a new peak at 710°; this may be correlated with the desorption of a sulfur-containing compound, probably NiSO₄, created by oxidation of sulfur according to the reaction S^IVS^VI. The regeneration of the species O¹ has been studied as a function of the temperature of oxygen adsorption; the most favourable temperature for the sulfation of nickel oxide appears to be about 400°.

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Zusammenfassung Die Wechselwirkung zwischen gasförmigen Schwefeldioxid und Nickeloxid bei 250° wurde mittels temperaturprogrammierter Desorption (TPD) und mikrokalorimetrischer Techniken untersucht. Abhängig von der thermischen Behandlung der Proben wurden verschiedene, die Sauerstoffspecies O¹, O², O³ und O⁴ mit unterschiedlichen Energien enthaltenden NiO-Proben hergestellt. Die kalorimetrischen Daten weisen darauf hin, dass die schwach gebundene Species O¹ gegenüber Schwefeldioxid die reaktivste von diesen Sauerstoffarmen ist. In diesem Falle zeigt die TPD-Kurve (m/e=48 undm/e=32) einen neuen Peak bei 710°; das kann mit der Desorption einer schwefelhaltigen Verbindung, wahrscheinlich NiSO₄, erklärt werden, die durch Oxydation von Schwefel entsprechend der Reaktion S^IVS^VI gebildet wird. Die Regeneration der Species O¹ wurde in Abhängigkeit von der Temperatur der Sauerstoffadsorption untersucht; die günstigste Temperatur für die Überführung von Nickeloxid in das Sulfat scheint etwa 400° zu sein.

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- 250° . , NiO, O¹, O², O³ O⁴ . , , O¹ - . , - (/=48 32) 710°, , NiSO₄ . O¹ . , 400°.

     

Studies on the V2O5?TiO2 system, V. Equilibrium pressures

The oxygen equilibrium pressures from pure V₂O₅ and co-precipitated V₂O₅–TiO₂ system were measured in the range of 200–450 °C. The behavior of the equilibrium pressure with changes of temperature of the samples with and without TiO₂ is attributed to Ti⁴⁺ interaction with the V₂O₅ lattice.

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V₂O₅ - V₂O₅–TiO₂ 200–450°C. TiO₂ Ti⁺⁴ V₂O₅.

     

Vapor phase oxidation of methylpyridines on zeolite catalysts

It has been established that zeolites containing Pd and Cu ions catalyze the vapor phase oxidation of methylpyridines. In oxidation of 2-methylpyridine on PdCuNa-mordenite at 375 °C the yield of 2-pyridinecarbaldehyde is 40 % of its theoretical values.

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, , Pd Cu, . 2- PdCuNa- 2- 375°C 40% .

     

51V NMR studies of systems V2O5-KHSO4 and V2O5?K2SO4

Systems V₂O₅–KHSO₄ and V₂O₅–K₂SO₄ have been studied by the⁵¹V NMR method. The first system demonstrates the same states of vanadium as the previously studied V₂O₅–K₂S₂O₇, in this system a compound with an equimolar ratio of components has been found. In V₂O₅–K₂SO₄ the state of vanadium differs from the above systems and the formation of a compound with V/K=4 is observed.

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⁵¹V KHSO₄–V₂O₅ K₂SO₄–V₂O₅. , K₂S₂O₇–V₂O₅, . K₂SO₄–V₂O₅ V/K4.

     

Dehydroxylation and catalytic activity of dealuminated Y zeolites

Dehydroxylation and catalytic conversion of m-xylene over dealuminated zeolites were studied.

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- .

     

Studies on formation of carbonaceous deposits and catalytic deactivation of H-ZSM-5 zeolites

The rate of catalytic deactivation of H-ZSM-5 type zeolites and the nature of the resulting carbonaceous deposits have been studied in relation to zeolite Si/Al ratio, modifier content, and experimental reaction temperature.The conversion of 1-hexene carried out in a static cyclic system over a temperature range of 398–523 K has been used as a test reaction. The zeolites with higher aluminium content in the lattice have been found to exhibit not only enhanced activity over the initial period of operation but also slower deactivation and this in spite of the more intense carbon deposit buildup. The lower-temperature deposits are mostly saturated hydrocarbons in nature. As the zeolite Si/Al ratio is increased and reactant contact time protracted, the degree of carbonization of the deposit rises but only slightly. At elevated experimental reaction temperatures and particularly in the presence of water vapor, the effect is becoming increasingly pronounced.

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H-ZSM-5 Si/Al , . 1- 398–523 . à , , . . Si/Al , , . , .

     

Decomposition of cumene hydroperoxide in the presence of 1,5,9-cyclododecatriene catalyzed by MoO2 (ACAC)2: A kinetic study

The kinetics of decomposition of cumene hydroperoxide in the presence of 1,5,9-cyclododecatriene, catalyzed by MoO₂(acac)₂ has been studied at constant temperature (303 K) and at atmospheric pressure. The influence of substrate, catalyst and product concentrations on the rate has been established. The rate and equilibrium constants have been calculated.

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1,5,9-. MoO₂(acac)₂. , .

     

Influence of the pyridine methyl substituent position on the chemical changes of the NCS groups in the thermal decomposition of coordination compounds of the type Cu(NCS)2L2

The influence of the position of the CH₃ group in picoline and lutidine ligands on the degree of chemical change of the NCS groups in coordination compounds of the type Cu(NCS)₂L₂ (whereL=2-, 3- and 4-picoline, and 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4- and 3,5-lutidine) is dealt with. The most marked effect of the CH₃ group is found to be exerted in position 4. This effect of the methyl group on the degree of chemical change points to the mutual influence of the ligands in coordination compounds of Cu(II).

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Zusammenfassung Der Artikel befaßt sich mit dem Einfluß der Lage der CH₃ Gruppe in Pikolinen und Lutidinen als Liganden auf den Grad der chemischen Änderungen der Gruppen NSC in Koordinationsverbindungen des Typs Cu(NCS)₂L₂ (L=2-, 3- und 4-Pikoline, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6-, 3,4- und 3,5-Lutidine). Der ausgeprägteste Effekt der CH₃ Gruppe wurde in der Position 4 beobachtet. Dieser Einfluß der Methylgruppe auf das Ausmaß der chemischen Änderungen deutet auch auf die gegenseitige Wirkung der Liganden in Koordinationsverbindungen von Cu(II).

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Résumé L'article a trait à l'influence de la position du groupe CH₂ dans les picolines et lutidines, en tant que ligands, sur le degré des changements chimiques des groupes SCN dans les composés de coordination du type Cu(SCN)₂L₂ (L=2-, 3 et 4-picoline, 2,3-, 2,4-,2,5-, 2,6-, 3,4- et 3,6-lutidine). L'effet le plus prononcé du groupe CH₃ s'observe en position 4. Cette influence du groupe méthyle sur le degré des changements chimiques indique aussi l'influence mutuelle des ligands dans les composés de coordination du Cu(II).

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- , , NCS Cu(NCS)₂,L₂, L=2-, 3- 4- , 2.3-, 2.4-, 2.5-, 2.6-, 3.4- 3.5-. , 4. Cu(II).

     

Studies on poly(ethylene terephthalate)/cotton blends by differential scanning calorimetry

DSC curves of polyster/cotton blends indicate that the glass transition temperature,T _g, of cotton varies with the blend composition. Standard curves for quality control purposes are presented and are based on either the cotton or PET transition peak areas. Factors that contribute to the size of the peak areas were determined: a composition coefficient factor and a thermal coefficient factor.

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Zusammenfassung Die DSC-Kurven von Polyster/Baumwoll-Gemischen zeigen, dass die Glas-Übergangstemperatur (T _g der Baumwolle sich mit der Zusammensetzung des Gemisches ändert. Standardkurven für Qualitätskontrollen werden gezeigt, welche auf den Übergangspeakflächen der Baumwolle oder des PETs beruhen. Die zur Grösse der Peakfläche beitragenden Faktoren wurden bestimmt: ein Zusammensetzungskoeffizient und ein thermischer Koeffizient.

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Résumé Les courbes DSC des combinaisons polyester/coton indiquent que la température de transition vitreuseT _g du coton varie avec la composition. On présente des courbes types pour le contrôle de la qualité d'après les surfaces des pics de transition du coton ou du PET. On a déterminé les facteurs qui influencent la dimension des surfaces des pics: l'un est en rapport avec la composition et l'autre avec le coefficient thermique.

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- , T_g . , . , .

     

Thermal decomposition of homo- and copolymers of isobutylene

The thermal properties of polyisobutylene and isobutylene-isoprene copolymers were studied. Thermal curves were interpreted with regard to supplementary data. It was found that the degradation of both homo- and copolymers proceeds to a much higher extent in air than in argon. It follows from the results that peroxide formation plays a significant role in the degradation of this group of polymers.This finding correlates well with the influence of dicumyl peroxide and phenyl--naphthylamine on the thermal properties of the isobutylene polymers investigated in this work.

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Zusammenfassung Die thermischen Eigenschaften von Polyisobutylen- und Isobutylen-Isopren-Kopolymeren wurden untersucht. Die thermischen Kurven wurden unter Berücksichtigung ergänzender Angaben gedeutet. Es wurde festgestellt, dass die Zersetzung sowohl von Homoals auch von Kopolymeren in Luft in einem viel grösseren Ausmass verläuft, als in Argon. Aus den Ergebnissen folgt, dass die Peroxidbildung bei der Zersetzung dieser Gruppe von Polymeren eine bedeutende Rolle spielt.Diese Aussage ist in guter Übereinstimmung mit dem Einfluss von Dicumylperoxid und Phenyl- naphthylamin auf die thermischen Eigenschaften der untersuchten Isobutylenpolymere.

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Résumé On a étudié les propriétés thermiques des copolymères polyisobutylène et isobutylèneisoprène. On a interprété les courbes thermiques en considérant des données supplémentaires. On a établi que la dégradation tant des homoque des copolymères s'effectue d'une manière beaucoup plus importante dans l'air que dans l'argon. Nos résultats montrent que la formation du peroxyde joue un rôle important sur la dégradation de ce groupe de polymères.Cette conclusion est en bon accord avec l'influence du peroxyde de dicumyle et de la phényl-naphtylamine sur les propriétés thermiques des polymères d'isobutylène étudiés dans notre travail.

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- . . , , . , . -- .

     

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) , , .

     

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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, . . .

     

Thermal investigation of the phase composition of poly(ethylene terephthalate). Analysis of different methods of determination of the degree of crystallinity of partially crystalline substances

The literature data on the degree of crystallinity of non-deformed poly(ethylene terephthalate) measured at various temperatures have been subjected to comparative analysis. There is no correlation between the results obtained by the different methods. The reason for this is shown to be the imperfections in the methods of determining the degree of crystallinity, which do not provide the true composition of the crystalline phase. Consideration has been paid to the validity of the main principles involved in the thermal method of determining the degree of crystallinity, so as to eliminate the imperfections in the existing methods and to provide the correct value of the mass of the crystalline phase. The phase composition of PET has been analyzed by the thermal method at different temperatures and conditions of crystallization. A marked difference from the literature data is observed in the range of low temperatures.

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Zusammenfassung Eine vergleichende Analyse der Literaturangaben bezüglich des bei verschiedenen Temperaturen gemessenen Kristallisationsgrades von nicht-deformiertem Poly(äthylen-terephthalat) wurde durchgeführt. Zwischen den mit verschiedenen Methoden erhaltenen Ergebnissen besteht keine Korrelation. Es wurde gezeigt, daß der Grund hierfür in der Unvollkommenheit der Methoden zur Bestimmung des Kristallisationsgrades liegt, da diese nicht die wahre Zusammensetzung der Kristallinen Phase angeben. Die Gültigkeit der wichtigsten Prinzipien, welche die thermische Bestimmung des Kristallisationsgrades unter Ausschaltung der Unvollkommenheit der bestehenden Methoden gewährleisten und den richtigen Wert der Masse der kristallinen Phase angeben, wurden in Erwägung gezogen. Die Analyse der Phasenzusammensetzung von PET wurde durch die thermische Methode bei verschiedenen Temperaturen und Kristallisationsbedingungen durchgeführt. Ein deutlicher Unterschied zu den Literaturangaben kann im Bereich der niedrigen Temperaturen beobachtet werden.

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. , , . , , . , , . . .

     

Differential-thermal and thermogravimetric analysis of some gagates from Bulgaria

The thermal behaviour of three gagates (Bulgaria) was investigated by DTA and TG. The characteristic endo- and exoeffects and the sequence of the thermal stabilities are established.

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Zusammenfassung Das thermochemische Verhalten von drei Gagaten (Bulgarien) wurde mittels DTA und TG untersucht. Die charakteristischen endo- und exothermen Effekte und die Reihenfolge der thermischen Stabilitäten wurden ermittelt.

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(). - .