Superfast thermal decomposition reactions of polymers and crystallohydrates

Abstract

Evidence of the existence of a high-limit degradation temperature for polymers is reported. At this high-limit temperature, the rate of polymer thermolysis exceeds the reaction rate predicted by the Arrhenius law by many orders of magnitude. An explanation is proposed for the observed behaviour, based on the disappearance of intermolecular interactions. For the study of degradation reactions under high-limit temperature conditions, new methods of fast (pulsed) thermal analysis are presented. The investigated samples, as very thin films, are brought into tight contact with a hot moving metal surface. Under these conditions, the heating rate exceeds 10⁴ deg/s, allowing estimation of accompanying decomposition rates for heating times of the order of 0.01 s.

Zusammenfassung

Bei Polymeren wird über den Beweis der Existenz einer Hochgrenz-Zersetzungstemperatur berichtet. Bei dieser Hochgrenztemperatur übersteigt die Geschwindigkeit der Polymerthermolyse die durch das Gesetz von Arrhenius vorausgesagte Reaktions-geschwindigkeit um mehrere Größenordnungen. Für das beobachtete Verhalten wurde eine Erklärung, basierend auf dem Wegfall von intermolekularen Wechselwirkungen vorgeschlagen. Zur Untersuchung der Zersetzungsreaktionen unter Hochgrenztemperatur-Bedingungen wurden neue Methoden schneller (gepulster) Thermoanalyse vorgestellt. Die untersuchten Proben werden als sehr dünne Filme in engen Kontakt mit der heißen beweglichen Metalloberfläche gebracht. Unter diesen Bedingungen übersteigt die Aufheizgeschwindigkeit 10⁴ deg/s, was eine Schätzung der entsprechenden Zersetzungsgeschwindigkeit für Aufheizzeiten in der Größenordnung von 0,01 s ermöglicht.