Some aspects of thermal destruction of polyurethanes

A number of Polyurethane elastomers were investigated by means of non-isothermal thermogravimetry to set a general procedure for numerical estimation of kinetic parameters. The value of an assumed objective function. determining the accuracy of the estimation depends on many factors as: the considered region of a TG-curve, the method of choosing points from the curve, and the initial values of the pre-exponential factor and the reaction order. After the optimal conditions were evaluated, the minimum values of the objective function and the corresponding triplet values of kinetic parameters were obtained. Among these, only the activation energy can be considered as a semiquantitative estimate of thermal stability.

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Zusammenfassung Eine Anzahl von Polyurethan-Elastomeren wurde mittels nichtisothermer Thermogravimetrie untersucht, um eine allgemeingültige Verfahrensweise zur numerischen Abschätzung kinetischer Parameter abzuleiten. Der Wert einer angenommenen objektiven Funktion zur Bestimmung der Genauigkeit der Abschätzung hängt von mehreren Faktoren ab: von dem in Betracht gezogenen Teil der TG-Kurve, von der Auswahlmethode für die berücksichtigen Meßpunkte, und von den anfänglichen Werten des Präexponentiellen Faktors und der Reaktionsordnung. Nachdem die optimalen Bedingungen ermittelt waren, wurden die minimalen Werte der objektiven Funktion und die entsprechenden Wertetripel für die kinetischen Parameter erhalten. Von diesen kann nur die Aktivierungsenergie als halbquantitatives Maß für die thermische Stabilität betrachtet werden.

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, . - , , , , . , . , .

     

Errors in the determination of activation energies of solid-state reactions by the Piloyan method,as a function of the reaction mechanism

The errors in the activation energies of solid-state reactions determined with the Piloyan method are more larger than those previously assumed in the literature. On the other hand, the errors in the kinetic parameters are strongly dependent on the kinetic law obeyed by the reaction. A theoretical explanation of this behaviour is given.

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Zusammenfassung Die Fehler der nach der Piloyan-Methode bestimmten Aktivierungsenergien von Festkörperreaktionen sind grö\er als bisher in der Literatur angenommen und stark abhÄngig von der Reaktionsordnung. Eine theoretische ErklÄrung dieses Verhaltens wird gegeben.

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, , . , , , . .

     

Mathematical modelling of thermal decomposition processes

Some possible elementary reactions are not included in the classical mathematical models of thermal decomposition. For example, we can assume that in the thermal decompositions of simple carbonates a proportion of the O^2– ions produced on the reaction interface can migrate into the interior of the reactant phase, since at this temperature there is some probability of CO² exchange between an O^2– and a neighbouring CO ₃ ^2– ion. A similar diffusion-type process can be assumed in a wide class of decomposition reactions. The present state of computer science makes it possible to show by mathematical modelling how this migration influences the TG curves of the simplest contracting-sphere-type reactions. The resulting extended contracting-sphere model can provide the induction and the acceleration period of the TG curves.

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Zusammenfassung Einige mögliche Elementarreaktionen sind in dem klassischen mathematischen Modell der thermischen Zersetzung nicht enthalten. Z. B. kann angenommen werden, daß bei der thermischen Zersetzung einfacher Carbonate ein Teil der an der Reaktionsgrenzschicht entstandenen O^2–-Ionen in das Innere der reagierenden Phase wandern kann, da bei dieser Temperatur eine gewisse Wahrscheinlichkeit eines CO₂-Austausches zwischen einem O^2– und einem benachbarten CO ₃ ^2– -Ion besteht. Ein ähnlicher Vorgang vom Diffussionstyp kann bei einer großen Gruppe von Zersetzungsreaktionen angenommen werden. Die gegenwärtige Lage der Komputerwissenschaft ermöglicht an Hand der mathematischen Modellierung den Einfluß dieser Wanderung auf die TG-Kurven der einfachsten Reaktionen vom Typ der Kontraktionssphären zu zeigen. Das erhaltene erweiterte Kontraktionssphären-Modell kann die Induktions- und Beschleunigungsabschnitte der TG-Kurven liefern.

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Résumé Quelques réactions élémentaires possibles ne sont pas prises en compte dans le modèle mathématique classique de la décomposition thermique. On peut, par ex., supposer que lors de la décomposition thermique des carbonates simples, une partie des ions O^2– formés à l'interface de réaction puisse migrer à l'intérieur de la phase réagissante, puisqu'à cette température il existe une certaine probabilité d'échange entre un O^2– et un ion CO ₃ ^2– voisin. On peut supposer un processus similaire du type diffusionnel chez un grand nombre de réactions de décomposition. L'état actuel de la science des ordinateurs permet de montrer, à partir de modèles mathématiques, l'influence de cette migration sur les courbes TG des réactions les plus simples du type sphères de contraction. L'extension du modèle des sphères de contraction peut indiquer les périodes d'induction et d'accélération sur les courbes TG.

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- . , , , O^2– , , , CO₂ O^2– CO ₃ ^2– . , - . . - .

     

Ammoxidation of ethane on oxide catalysts

Ammoxidation of ethane on chromium- and scandium-molybdenum oxide catalysts has been studied. The rate-determining step of acetonitrile formation is shown to be C–H bond breaking in n-paraffins.

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- . , C–H -.

     

Physical interpretation of the boundary conditions for isothermal hyperbolic reactors

A new mathematical model is proposed for one-phase isothermal chemical reactors, which eliminates a physical inconvenience caused by conventional equations. Instead of the usual parabolic equations a hyperbolic system of first-order partial differential equations is used. The boundary conditions and their physical meaning are treated for this type of reactor model.

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, . . .

     

Frequencies, anharmonicities, and dissociation energies of OH groups in H-mordenite

Harmonic frequencies, anharmonicities and dissociation energies of surface hydroxy groups in H-mordenite have been determined. The application of the Lippincott-Schroeder potential function for similar problems is proposed.

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, -. - .

     

Some investigations on the photostabilization of polypropylene

The effect of substituted hydroxybenzophenone, benzotriazole and organic metal complexes on the photooxidation of PP films has been studied. It has been established that NiDBTC added in 1.0 wt. % is the most effective photostabilizer.While in the case of other stabilizers there is a slight increase in the Co content even during the induction period, with the application of NiDBTC practically no oxidation can be observed before the stabilizer completely disappears. This means that NiDBTC inhibits the photooxidation of the polymer even in low concentration.

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, - . , Ni, 1,0 . %. . , Ni , . , Ni .

     

Mechanism of alkyl iodide reduction to alkanes in aqueous solutions of Na2PtCl4?NaI?HClO4

Platinum(II) catalyzes the reduction of alkyl iodides to alkanes according to a mechanism involving oxidative addition of RI to Pt(II), reduction of the product complex RPt(IV) to RPt(II) by iodide ions and protolysis of the latter particle.

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(II) , RI Pt^II, - RPt^IV RPt^II .

     

Thermal stabilities of copolymers of styrene and acrylic acid and their salts

The thermal stabilities of copolymers of styrene and acrylic acid and their alkali metal salts have studied.The thermal stability properties T_i and T_s, and the kinetic parametersn, E, S andZ were determined and the results are discussed. It was found that the thermal stabilities of the investigated copolymers of styrene and acrylic acid are somewhat lower than that of polystyrene and decrease with increase of the quantity of acrylic acid introduced into the copolymers.The thermal stabilities of the sodium salts of these copolymers are somewhat higher than those of the initial copolymers, and are almost equal to that of polystyrene.The thermal stabilities of the investigated ionomers depend on the nature of the alkali metal introduced into the copolymer.

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Zusammenfassung Es wurde die thermische Stabilität von Kopolymeren aus Styrol und Acrylsäure bzw. Acrylsäurealkalimetallsalzen untersucht. Die Werte T_i und T_s für die thermische Stabilität sowie die kinetischen Parametern, E,S undZ wurden bestimmt und die Ergebnisse diskutiert. Man fand, daß die thermische Stabilität der untersuchten Kopolymere aus Styrol und Acrylsäure etwas niedriger ist als die von Polystyrol und daß sie mit einer Zunahme des Anteiles an Acrylsäure an den Kopolymeren absinkt. Die thermische Stabilität der Natriumsalze dieser Kopolymere erwies sich als etwas höher als die die ursprünglichen Kopolymere, erreicht aber nur die von Polystyrol. Die thermische Stabilität der untersuchten Ionomere hängt von der Art der in die Kopolymere eingebrachten Alkalimetalle ab.

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. T _i ,T _s , E, n, S Z. , , . , , . , .

     

Enthalpimetric determinations with sodium hypobromit

The applicability of sodium hypobromite as a reagent in enthalpimetric determinations of various organic and inorganic compounds is reviewed. Using this method it is possible to determine various oxidizable nitrogen and sulphur compounds, e.g. ammonium salts, urea, -amino acids, sulphides, sulphites, thiosulphates, organic compounds with sulphidic sulphur, aromatic amines, mono- and polyphenols, and other compounds. Determinations are sufficiently precise and sensitive. The enthalpy changes of these reactions are approximately 10² to 10³ kJ mole^–1. Suggested determinations are advantageous due to their simplicity, quickness and possible automatization of measurements.

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Zusammenfassung Die Autoren geben einen Überblick zur Anwendung von Natriumhypobromit als Reagenz bei den enthalpimetrischen Bestimmungen verschiedener organischer und anorganischer Verbindungen. Der Einsatz dieser Methode ermöglicht die Bestimmung verschiedener oxidierbarer Stickstoff- und Schwefelverbindungen, wie z.B. Ammoniumsalze, Karbamid, -Aminosäuren, Sulfide, Sulfite, Thiosulfate, organische Verbindungen mit Sulfidschwefel, aromatische Amine, ein- und mehrwertige Phenole und andere Verbindungen. Die Bestimmungen sind genügend genau und empfindlich. Die Enthalpie-Änderungen dieser Reaktionen liegen in der Größenordnung von 10² is 10³ kJ Mol^–1. Die vorgeschlagenen Bestimmungen sind wegen ihrer Einfachheit, Schnelligkeit und der Möglichkeit der Automatisierung der Messungen vorteilhaft.

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Résumé Les auteurs examinent l'emploi de l'hypobromite de sodium comme réactif pour le dosage enthalpimétrique de divers composés organiques et inorganiques. Par cette méthode il est possible de doser différents composés azotés et sulfurés, par ex. les sels d'ammonium, l'urée, les -amino-acides, les sulfures, les sulfites, les thiosulfates, les composés organiques sulfurés, les amines aromatiques, les phénols mono et polyvalents et d'autres composés. Les dosages sont suffisamment précis et sensibles. Les variations d'enthalpie de ces réactions sont de l'ordre de 10²-10³ kJ · mol^–1. Les dosages proposés ont l'avantage d'être simples, rapides et susceptibles d'être automatisés

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, , . - , : , , -, , , , , , . . 10² 10³ /. , .

     

Non quasi-stationary state pyrolysis. Induction period of neopentane pyrolysis

The principle of an apparatus using an isothermal continuous flow stirred tank reactor to study homogeneous gas phase reactions at space times of the order of 1 sec is given. With this apparatus, the induction period of neopentane pyrolysis (as an example) has been clearly shown.

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, , 1 . , , .

     

Catalytic properties of Ti?Mo oxide catalysts in propylene oxidation

Catalytic properties of Ti–Mo oxide catalysts are shown to be determined to a great extent by the Ti–Mo heteropoly acid anchored to the TiO₂ surface which is formed during the catalyst preparation.

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, - - , .

     

Study of the adsorption of n-butylamine on NaHY zeolites by microcalorimetry

The adsorption, of n-butylamine has been studied at 405 K on NaHY zeolites by microcalorimetry. The curves of the variation in the heat of adsorption as a function of the coverage change characteristically with the temperature of activation of the zeolite. From the course of these changes it is possible to establish which part of the curve corresponds to the adsorption of n-butylamine on Brönsted or Lewis acid centers.

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- 405 NaHY . . , - .

     

Quantum-chemical studies of olefin activation on gallium oxide

The interaction of propylene with gallium oxide has been studied by the MINDO-3 method using a cluster model. It is shown that the energy barrier against allyl C–H bond dissociation is mainly determined by the Coulomb repulsion between the molecule and the central metal ion. Interaction of the dissociating hydrogen with the oxygen of the fragment ensures the stabilization of the system.

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MINDO-3 і . , C–H , , . і .

     

TMA as a method of investigation of the phase structure of segmented polyurethanes

A complex of methodical approaches for investigating structural changes under the influence of temperature are presented on the basis of modern concepts of the domain structure of block copolymers. Effects of formation of structure due to phase segregation, crystallization processes and those of thermal homogenization have been considered in connection with the deformational properties of polymers. One and the same polymer appears to have quite different phase structures and properties when obtained by altering its thermal conditions. Thermomechanical analysis is shown to be a most efficient technique for investigating the changes in the phase structure of a wide series of polyether(ester)urethanes and -urethaneureas.

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Zusammenfassung Ein Komplex methodischer Näherungen zur Untersuchung von Strukturänderungen unter dem Einfluss von Wärme werden vorgeführt, welche auf den modernen Konzepten der Gebietstruktur von Block-Kopolymeren beruhen. Die Effekte der Strukturbildung durch Phasensegregation, Kristallisationsvorgänge und thermische Homogenisierung wurden im Zusammenhang mit den Deformationseigenschaften der Polymeren in Betracht gezogen. Das gleiche Polymer scheint ganz verschiedene Phasenstrukturen und Eigenschaften zu haben, wenn es unter veränderten thermischen Bedingungen erhalten wird. Es wird gezeigt, dass die thermomechanische Analyse eine sehr wirksame Technik zur Untersuchung der Phasenstrukturänderungen einer ganzen Reihe von Polyäther(ester)urethanen und -urethankarbamiden ist.

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Résumé On présente un ensemble de méthodes d'approximation pour l'étude des variations structurales sous l'influence de la température, reposant sur des concepts modernes sur la structure en domaine des copolymères en bloc.Les effets de la ségrégation des phases, de la cristallisation et de l'homogénéisation thermique ont été examinés en connexion avec les propriétés de déformation des polymères. La même polymère semble avoir des structures de phases et des propriétés tout à fait différentes, quand il est obtenu sous différentes conditions thermiques. On montre sur une large série de polyéther (ester)uréthanes et -uréthane urées que l'analyse thermomécanique est une technique très efficace pour étudier les variations de la structure des phases.

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- . , . , , . - .

     

Oxidative coupling of methane over Bi2O3?P2O5?K2O/Sm2O3

Oxidative coupling of methane over Bi₂O₃–P₂O₅–K₂O/Sm₂O₃ takes place giving more C₂H₄ as compared to C₂H₆. Sm₂O₃ supported Bi–P–K is a more active and selective catalyst, than TiO₂, -Al₂O₃, SiO₂ and MgO supported catalysts.

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Bi₂O₃–P₂O₅–K₂O/Sm₂O₃ , . Bi–P–K, Sm₂O₃, , TiO₂, -Al₂O₃, SiO₂, MgO.

     

Analysis of the drying stage in the technology of supported catalysts

The distribution of the precipitated active component has been analyzed using the concepts of moisture transfer mechanism for the evaporation of porous materials. Formulas are proposed for the low-dispersity phase, depending on the precipitation parameter. The calculations performed using a statistical porous environment model are in reasonable agreement with the experimental data.

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- . . , , .

     

Effect of iron on the properties of supported Rh?Fe catalysts. Rh?Fe/Al2O3 catalysts

The chemical state of metals in Rh–Fe/Al₂O₃ catalysts has been examined. Iron forms clusters with rhodium, whose size and composition depend on the metal ratio in the catalyst. The structure of active sites affects the amount and adsorption heat of hydrogen and carbon monoxide and the mechanism of their interaction.

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Rh–Fe/Al₂O₃ , , . , .

     

Some experimental aspects of DSC determination of kinetic parameters in thermal decompositions of solids

Some particular methods of collecting and treating DSC data for the determination of kinetic parameters in thermal decompositions of solids are suggested. These are mainly concerned with an extrapolation method to avoid the effect of the sample mass; with an approximate method to obtain the activation energy and the exponent of the decay-law for runs at constant temperature in which the total area under the thermal curve is not known with accuracy; and with a method to ascertain whether a particular decomposition takes place by a single mechanism or by a sequence of different mechanisms.

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Zusammenfassung Einige besondere Methoden der Sammlung und Verarbeitung von DSC-Daten zur Bestimmung kinetischer Parameter bei der thermischen Zersetzung von Festkörpern werden vorgeschlagen. Diese befassen sich hauptsächlich mit einer Extrapolationsmethode um die Wirkung der Einwaage zu vermeiden; mit einer Annäherungsmethode um die Aktivierungsenergie und den Exponenten des Zersetzungsgesetzes von Versuchen bei konstanter Temperatur zu erhalten, bei welchen die Gesamtoberfläche unter der thermischen Kurve nicht genau bekannt ist; und mit einer Methode zur Bestimmung ob eine bestimmte Zersetzung durch einen einzigen Mechanismus oder durch eine Reihenfolge verschiedener Mechanismen herbeigeführt wird.

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Résumé On propose quelques méthodes particulières pour rassembler et traiter les données de l'analyse calorimétrique différentielle (DSC) dans le but de déterminer les paramètres cinétiques de la décomposition des corps solides. Ces méthodes comportent surtout une extrapolation afin d'éviter l'influence de la prise d'essai, une approximation afin d'obtenir l'énergie d'activation et l'exposant de la loi de décomposition pour les expériences effectuées à température constante dans lesquelles la surface totale délimitée par la courbe n'est pas connue avec exactitude, et enfin un moyen de s'assurer si une décomposition particulière est due à un seul mécanisme ou à une succession de divers mécanismes.

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. : , ; , , , ; , , .

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Work supported by the Italian Consiglio Nazionale delle Ricerche (C. N. R.). Contrac No. 71.01589.03.