Testing thermal stabilities of base oils and their additives via high-temperature infrared spectroscopy

The thermal stabilities of base oils and their additives could be examined by employing an infrared spectroscopic technique. As the heat temperature was increased, changes in absorption were recorded at different wavelengths characteristic of the chemical groups. These changes were observed to occur slowly at first, but then turn to become more marked at specific temperatures. The magnitudes of these changes and temperatures were taken as indications of the thermal stabilities of the samples. The thermal stability was found to decrease in the following sequence: aromatics > naphthenes > hetero compounds > substituted aromatic rings > paraffins.

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Zusammenfassung Ziel der Arbeit ist die Untersuchung der thermischen Stabilität von Ölen und deren Additiven bei Temperaturen bis zu 250 °C. Die angewandte Technik beruht auf der Verfolgung der bei verschiedenen Temperaturen eintretenden Veränderungen der Infrarotspektren der getesteten Proben. Die Probe wird in eine spezielle, auf unterschiedliche Temperaturen aufheizbare IR-Zelle eingefüllt. Die Zelle wird zunächst direkt auf 80 °C aufgeheizt, danach wird in Abständen von 10 °C je ein Spektrum aufgenommen, bis eine Temperatur von 250 °C erreicht ist. Die Referenzzelle wird ebenfalls mit der zu untersuchenden Probe gefüllt, jedoch nicht aufgeheizt. Bemerkenswerte und sich klar unterscheidende Veränderungen in der Intensität von einigen, charakteristischen Gruppen chemischer Verbindungen zuzuordnenden Banden wurden beobachtet. Diese Veränderungen gehen zunächst langsam vor sich, werden dann aber bei spezifischen Temperaturen sehr schnell. Das Ausmaß dieser Veränderungen und die spezifischen Temperaturen unterscheiden sich für die verschiedenen Gruppen chemischer Verbindungen. Die thermische Stabilität nimmt in der Reihenfolge Aromaten >Naphthene> Heteroverbindungen > substituierte Aromaten > Paraffine ab. Ein Antioxidant-Additiv des Zinkdialkyldithiophosphat-Typs wurde ebenfalls getestet und bewertet.

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250°. , . . 80°, 10° 250°. , . , , . , . , , . > > > > . , .

     

Evaluation of triplet repulsion energies

The equation is suggested for predicting triplet repulsion energies. X=R–R^o, while R^o and¹V^o are the equilibrium bond length and the spectroscopic dissociation energy, respectively. Parameters and may be estimated from known bond properties.

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( X=R–R^o, a R^{o 1}V^o , . , .

     

Oscillation chemiluminescence in liquid phase oxidation of organic compounds

It is for the first time that distinct chemiluminescence oscillations have been observed in the liquid phase oxidation for the system: oxidative substrate — thermal initiator — photosensitizer — O₂. Oscillations and their parameters are dependent on the experimental conditions.

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: — — —O₂. .

     

A new Ba(OH)2 catalyst for synthesis of diacetone alcohol

The application of new Ba(OH)₂ catalysts for the preparation of diacetone alcohol is described. No loss of activity is observed when they are stored in a dessiccator over NaOH. The same yield as that described in the literature is obtained, but in a much shorter reaction time (9.5 h against 72–120 h)

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Ba(OH)₂ . NaOH . , , (9,5 72–120 ).

     

Reaction between the OH group of hydroxyproline and diisocyanate catalyzed by an organotin compound

We have studied the kinetics of the reaction of L-hydroxyproline with OCH(CH₂)₆NCO, catalyzed by organotin, avoiding side reactions by protecting the other active hydrogens of the aminoacid, and comparing it with the MeOH/n-BuNCO system.

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L-- -OCN(CH₂)₆NCO, , . . - .

     

Study of the thermal decompositions of some transition metal perchlorates

The thermal decompositions of nickel(II), copper(II), cobalt(II) and manganese(II) perchlorates were studied by thermal analysis and kinetic measurements. Anhydrous perchlorates could not be prepared by heating and outgassing the samples in vacuum; oxides were obtained as the main solid decomposition products. In the case of cobalt and manganese perchlorates, oxidation of the metal ions was observed during the decomposition. In most cases the decompositions of the perchlorates followed the Avrami-Erofeyev kinetics. A correlation was found between the stabilities of the perchlorates and the effective field strengths of the cations.

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Zusammenfassung Die thermische Zersetzung von Nickel(II), Kupfer(II)-, Kobalt(II)- und Mangan(II)-perchloraten wurde mittels Thermoanalyse und kinetischer Messungen untersucht. Durch Erhitzen und Entgasen der Proben im Vakuum konnten keine wasserfreien Perchlorate hergestellt werden; Oxide wurden als feste Hauptzersetzungsprodukte erhalten. Im Falle der Perchlorate von Kobalt und Mangan wurde die Oxidation der Metallionen während der Zersetzung beobachtet. In den meisten Fällen verlief die Zersetzung der Perchlorate nach der Kinetik von Avrami-Erofeyev. Eine Korrelation wurde zwischen den Stabilitäten der Perchlorate und der tatsächlichen Feldstärke der Kationen gefunden.

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Résumé La décomposition thermique des perchloartes de nickel(II), de cuivre(II), cobalt(II) et de manganèse(II) a été étudiée par analyse thermique et mesures cinétiques. Les perchlorates anhydres n'ont pas pu être préparés par chauffage et traitement sous vide de échantillons; les oxydes ont été obtenus comme produits solides principaux de décomposition. Dans le cas des perchlorates de cobalt et de manganèse, l'oxydation des ions métalliques a été observée pendant la décomposition. Dans la plupart des cas, la décomposition des perchlorates a suivi la cinétique d'Avrami-Erofeyev. Une corrélation a été trouvée entre la stabilité des perchlorates et les intensités effectives des champs des cations.

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, , . ; . , . . .

     

Determination of CO adsorption heats from kinetic data for CO hydrogenation over metals

Studies of catalytic CO hydrogenation following the Langmuir-Hinshelwood mechanism indicate that the observed decrease in the activation energy with increasing temperature is due to the decreased surface coverage with reactants. The relationships obtained permit to carry out approximate estimates for the adsorption heat of CO.

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CO, -, , . CO.

     

Catalytic activity of transition metal silicides in hydrogen oxidation

The catalytic activity of transition metal silicides in H₂ oxidation is much higher compared to metal-like carbides, which can be due to the lower electronegativity of silicon compared to carbon.

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, , .

     

Kinetics of oxidation of methanol by chlorine dioxide

The kinetics of oxidation of methanol by chlorine dioxide has been investigated at 35 °C. The reaction is first order with respect to both substrate and chlorine dioxide. Molecular chlorine dioxide is the principal oxidant. The influence of various factors, e.g. ionic strength, inorganic salts, D₂O and temperature on the initial rate has been studied. The activation parameters have been calculated and a mechanism involving hydride abstraction has been suggested.

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35 °C. , . . , . , , D₂O , . , .

     

Oxidation stability of crosslinked polyethylene. Isothermal DTA method

Isothermal differential thermal analysis has been used to study the thermooxidative stability of two grades of crosslinked polyethylene in the temperature range from 120°C to 230°C. Induction times of thermooxidative degradation were measured from 2 minutes up to 3590 hours. Oxidation Induction time and mechanical failure in oven ageing experiments coincided over the measured temperature range. The degree of crosslinking was not strongly affected by the oxidative reaction. The Arrhenius-plots of DTA results showed curvature at 150°C, so straight line extrapolations from short-term experiments at elevated temperatures to low temperatures and long times are not possible. Thermoanalytically measured residual thermooxidative stability decreased linearly with ageing time and showed great scattering of the results.

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Zusammenfassung Die isotherme Differentialthermoanalyse ist als Methode zur Abschätzung der thermooxidativen Beständigkeit von Polyolefinen seit längerem bekannt. In der vorliegenden Arbeit wird über isotherme DTA-Messungen an Proben aus vernetztem Polyäthylen im Temperaturbereich von 230°C bis 120°C berichtet, wobei Oxidationsinduktionszeiten bis zu 3590 Stunden gemessen wurden. Die Auftragung der Oxidationsinduktionszeiten in Arrhenius-Diagrammen zeigte für vernetztes Polyäthylen keine für Extrapolationszwecke geeignete Linearität des Logarithmus der Oxidationsinduktionszeiten über der reziproken absoluten Temperatur über weitere Bereiche der Meßzeiten bzw. Prüftemperaturen. Die thermoanalytisch bestimmten Oxidationsinduktionszeiten stimmten mit dem Steilabfall der Reißdehnung in Ofenalterungsversuchen überein während der über den Gelgehalt ermittelte Vernetzungsgrad vom thermooxidativen Abbau nicht signifikant beeinflußt wurde. Somit können aufwendige Ofenalterungsversuche durch experimentell einfache isotherme DTA-Versuche ersetzt werden. Die Messung der thermooxidativen Restbeständigkeit im isothermen DTA-Versuch bei erhöhter Prüftemperatur ermöglicht einen wesentlich deutlicheren Einblick in den thermooxidativen Schädigungszustand eines Polyolefins während der Induktionsperiode des thermooxidativen Abbaus als die Messungen des Vernetzungsgrades oder der Reißdehnung. Die Abnahme der thermooxidativen Restbeständigkeit erfolgt im Fall des vernetzten Polyäthylen in allen Fällen linear über der Alterungszeit.

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120–230°. 2 3590 . . . 150°, . .

     

Assay of nitro and nitroso compounds by solution thermochemistry

Some nitro and nitroso compounds have been determined by direct reduction with Ti(III) chloride without the necessity for degassing the analyte solutions. Methods have been developed for the determination of some binary mixtures by both enthalpimetry and catalytic thermometric titrimetry. The accuracy at the 0.1 mMole level is±1%, and the time taken for a single titration is less than 2 minutes.

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Zusammenfassung Einige Nitro- und Nitrosoverbindungen wurden durch direkte Reduktion mit Ti(III)-chlorid bestimmt, ohne dass die Notwendigkeit der Verdampfung der Analysenlösung besteht. Es wurden Methoden zur Bestimmung einiger binärer Gemische durch Enthalpimetrie und katalytische thermometrische entwickelt. Die Genauigkeit beträgt im Bereich von 0.1 mMol±1%, und eine Titration erfordert weniger als 2 Minuten.

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- . . 0,1 ± 1%, , 2 .

     

Thermoanalytical and thermogastitrimetric investigation of oil-shales

From thermoanalytical curves (DTG, TG) recorded in an oxygen atmosphere, the moisture and carbonate contents of oil-shales were determined with acceptable accuracy. The nature of the carbonates was predicted from the shape of the DTG curves above 550°C Dolomite (ankeritc) as found in Gérce oil-shale, and calcite in Pula-9 oil-shale. The clay content was determined from the signal of a water-detector recorded in a nitrogen atmosphere. The peaks at 80°C and 150°C for Gérce oil-shale were attributed to montmorillonite, and the sharp peak at 525°C for Pula-9 oil-shale to kaolinite.The volatile and fixed carbon contents of the oil-shales were calculated from the thermogastitrimetric curves.

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Zusammenfassung Feuchtigkeits- und Carbonatgehalt von Ölschiefern werden aus in Sauerstoffatmosphäre aufgenommenen thermoanalytischen Kurven (DTG, TG) mit annehmbarer Genauigkeit bestimmt. Die Natur der Carbonate wurde aus dem Verlauf der DTG-Kurve oberhalb 550 °C vorausgesagt. Dolomit (Ankerit) wurde im Gérce-Ölschiefer, Calcit im Pula-9-Ölschiefer gefunden. Der Gehalt an Tonen wurde aus dem in Stickstoffatmosphäre erhaltenen Signal eines Wasserdetektors bestimmt. Die Peaks bei 80 und 150 °C in der DTG-Kurve des Gérce-Ölschiefers werden Montmorillonit, der scharfe Peak bei 525 °C im Falle von Pula-9-ölschiefer Kaolinit zugeschrieben. Die Gehalte der Ölschiefer an flüchtigem und fixiertem Kohlenstoff werden aus gastitrimetrischen Kurven berechnet.

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(, ) , , . 550°. (), -9-. . , 80 150° , 525° -9 — . , .

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The authors are indebted to J. Kristóf (Dept. of Anal. Chem., Univ. of Veszprém) for carrying out the continuous water measurements; to K. Labdy (Central Laboratory, Univ. of Veszprém) for the elemental analysis results; to I. Vassányi (Dept. of Mineralogy, Univ. of Veszprém) for the diffractometric results; and to I. Koncz (Hydrocarbon Research and Development Institute, Nagykanizsa) for donating the oil-shale samples.     

Etude de la transition de phase du compose Sb.405Te.595 entre 630 K et 665 K

The present study was performed in an attempt to confirm the existence of the Sb_.405Te_.595 phase transition by employing drop calorimetric method and high temperature X-ray diffractometry. Heat capacity of Sb_.405Te_.595, in the solid state is deduced. Low and high temperature X-ray powder data are given.

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Zusammenfassung Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Nachweis der Existenz der Sb_.405Te_.595 Phasenumwandlung mittels Dropkalorimetertechnik und Hochtemperaturröntgendiffraktometrie. Es wird die Wärmekapazität von Sb_.405Te_.595 im festen Zustand abgeleitet sowie Daten von Nieder- und Hochtemperaturröntgenpulveraufnahmen gegeben.

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Sb_0,405Te_0,595. . - .

     

Kinetics of Co?Mo/Al2O3 catalyst reduction

According to kinetic studies on the reduction of commercial Co–Mo/Al₂O₃ and model catalysts in H₂ at 523–773 K, the kinetic curves for the reduction process have been determined. The reduction rate is shown to be higher for the commercial catalyst. Activation energies E_act for the reduction of several forms of Mo and Co in Co–Mo/Al₂O₃ catalysts are presented.

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H₂ 523–773 . , : Mo Co .

     

Changes in iron oxidation state and surface composition of iron-chromium catalyst reduced by hydrogen

X-ray photoelectron spectroscopic studies of the reduction of iron-chromium catalysts have been carried out to determine changes in the relative surface concentrations of iron(II) and (III) oxides and metallic iron and in its surface composition at 100–500°C.

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(II), (III) 100–500°C. .

     

Isothermal and nonisothermal gravimetry of nontronite dehydroxylation

A pure typical nontronite from Czechoslovakia (Sampor) was analysed by the title techniques in the range 570–1070 K. The isothermal dehydroxylation of nontronite, recorded at 630–730 K, was described reasonably, in the decomposition range =0.05–0.95, by diffusioncontrolled mechanismsD ₃ andD ₄. Application of the current solid-state reaction equations to the non-isothermal curve gave very poor results, except in the limited decomposition range =0.10 to 0.55. A unimolecular mechanism equation (Fm ₁) and also a second-order (SO) mechanism gave the best linearization of the curve. The activation energies estimated from the isothermal (D ₃,D ₄) and non-isothermal (F ₁) experiments were 125 and 151 kJ·mol^–1, respectively. Reduced time plots indicate the probable presence of a sequence of different mechanism for both techniques.

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Zusammenfassung Mittels der Titeltechniken wurde im Bereich 570–1070 K ein reines typisches Nontronit aus der SSR (Sampor) untersucht. Die isotherme Dehydroxylierung von Nontronit bei 630–730 K konnte im Bereich der Zersetzung von =0,05–0,95 durch die diffusionsbestimmten MechanismenD ₃ undD ₄ befriedigend beschrieben werden. Eine Anwendung der Gleichungen für Feststoffreaktionen auf die nichtisotherme Kurve ergab mit Ausnahme des Bereiches =0,10–0,55 nur sehr unzureichende Ergebnisse. Eine Gleichung für einen monomolekularen (F ₁) Mechanismus sowie für einen mechanismus zweiter Ordnung (SO) ergaben die beste Linearisierung der Kurve. Die aufgrund der isothermen (D ₃,D ₄) und nichtisothermen (F ₁) Experimente geschätzten Aktivierungsenergien betragen 125 bzw. 151 kJ·mol^–1. Es wird angenommen, daß es sich bei beiden Techniken um eine Sequenz verschiedener Mechanismen handelt.

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570–1070 (). , 630–730 =0,05–0,95, - D ₃ D ₄. , =0,10–0,55. (F ₁), . , (D ₃,D ₄) (F ₁) , , , 125 151 ·^–1. .

     

Thermal decomposition of calcium sulphate in carbon monoxide

Simultaneous TG and DTA studies were performed on analytical grade calcium sulfate and on samples of natural gypsum and phosphogypsum in carbon monoxide atmosphere. The decomposition temperatures and mechanism are influenced by the mineral impurities of the sample and the heating rate as well as the CO content of the gas atmosphere.

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Zusammenfassung Simultane TG- und DTA-Untersuchungen von analytisch reinem Calciumsulfat und Proben von natürlichem Gips und Phosphogips wurden in Kohlenmonoxidatmosphäre ausgeführt. Temperatur und Mechanismus der Zersetzung werden durch mineralische Verunreinigungen der Probe, durch die Aufheizgeschwindigkeit und durch den CO-Gehalt der Gasatmosphäre beeinflußt.

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. - , , .

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The authors are indebted to Professor M. Veiderma for fruitful discussions and continuous support. The scholarship from Finnish Government to one of us (R. K.) is gratefully acknowledged.     

Structure sensitivity and coke formation on Pt/Al2O3 catalysts

The initial rate of carbon formation during cyclopentane reaction has been studied on different Pt/Al₂O₃ catalysts of varying metal dispersity. It has been shown that coke deposition on the metal is a structure sensitive reaction which is preferably produced on large metallic particles. On the other hand, coke deposition on the whole catalyst is relevant to cyclopentadiene formation and is a structure insensitive reaction since the initial rate of coke deposition on the whole catalyst is proportional to the metallic surface area.

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Pt/Al₂O₃ . , , . , , , .. .

     

Energetic state of hydrogen on Os-black

Hydrogen adsorption on Os-black has been studied by the TPD method in the range from –85 to 450°C. Energetic inhomogeneity of hydrogen chemisorbed at adsorption temperatures of 150 to 450°C has been elucidated.

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OS (–85)–450°C. , 150 450°C.

     

Thermal properties of hydrofluorides

Data are presented on the properties of alkali metal and alkaline earth hydrofluorides. Melting, thermal decomposition and interaction of hydrofluorides with various classes of inorganic substances are discussed. Some regularities of changes in thermal properties within the sequences of the above hydrofluorides are established. Future directions of research in this field are outlined.

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Zusammenfassung Angaben über die thermischen Eigenschaften von Alkali und Erdalkali-hydrofluoriden werden bekanntgegeben. Schmelzen, thermische Zersetzung und Reaktion von Hydrofluoriden mit verschiedenen Gruppen anorganischer Substanzen werden erörtert. Einige Regelmäßigkeiten der Änderungen der thermischen Eigenschaften innerhalb der Sequenzen obiger Hydrofluoride werden festgestellt. Umrisse der zukünftigen Richtlinien für die Forschungsarbeit auf diesem Gebiete werden gegeben.

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Résumé On présente les données se rapportant aux propriétés thermiques des hydrofluorures des métaux alcalins et alcalino-terreux. La fusion, la décomposition thermique et l'interaction des hydrofluorures avec différents groupes de substances inorganiques sont discutées. On montre qu'il existe une certaine régularité dans l'évolution des propriétés thermiques à l'intérieur de la séquence des hydrofluorures mentionnés ci-dessus. On présente la direction future des recherches dans ce domaine.

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- . , . . .