A study of thermal decomposition of the solid-layered fluorocarbon, poly(carbon monofluoride)

Abstract

Isothermal-thermogravimetric analyses were used to obtain kinetic data on the CF_x decomposition. Weight of samplevs. time curves were obtained for compounds having stoichiometries CF_0,61, CF_0.96, CF_1.08, and CF_1.12 for several different temperatures over the range 450–650° and in both a nitrogen atmosphere and in vacuum. A small percentage of fluorine in the atmosphere was shown to strongly inhibit thermal decomposition.

These experimental results were fit to various theoretical models and it was found that a satisfactory fit was obtained by use of the Avrami equation, -In(1−α)=(kt)ⁿ, where α is the extent of reaction,k is an apparent rate constant, andn is an apparent reaction order. The valuen=2.0 was indicated which corresponds to planar growth of the decomposed phase.

This information was combined with analytical data for the gaseous and solid products of decomposition to formulate a detailed mechanism.

Résumé

La TG isotherme a été utilisée pour obtenir des données cinétiques sur la décomposition de CF_x. Les courbes donnant le poids de l'échantillon en fonction du temps ont été energistrées à différentes températures, entre 450 et 650°, en atmosphère d'azote et sous vide, sur des composés de composition CF_0.61, CF_0.96 et CF_1.08. Un faible pourcentage de fluor dans l'atmosphèere s'est avéré inhiber considérablement la décomposition thermique.

Ces résultats expérimentaux ont été confrontés à divers modèles mathématiques. On a trouvé un ajustement satisfaisant à l'aide de l'équation d'Avrami, -In (1−α)=(kt)ⁿ, où α es l'avancement de la réaction,k une constante de vitesse apparente etn un ordre de réaction apparent. La valeurn=2.0 correspond à une croissance dans le plan de la phase décomposée.

Cette information a été combinée avec des données analytiques sur les produits de décomposition gazeux et solides, afin de formuler un mécanisme détaillé.

Zusammenfassung

Isotherm-thermogravimetrische Analysen wurden durchgeführt um kinetische Daten über die Zersetzung von CF_x zu erhalten. Probengewicht-Zeit-Kurven wurden für Verbindungen mit stöchiometrischen Verhältnissen von CF_0.61, CF_0.96, CF_1.08 und CF_1.12 bei verschiedenen Temperaturen im Bereich von 450° bis 650°, in Stickstoff sowie im Vakuum aufgenommen. Ein geringer Prozentsatz an Fluor in der Atmosphäre wirkte stark inhibierend auf die thermische Zersetzung.

Diese Versuchsergebnisse wurden verschiedenen theoretischen Modellen angepasst und es wurde gezeigt, dass mit Hilfe der Avrami-Gleichung -In (1−α)=(kt)ⁿ eine befriedigende Anpassung möglich ist, wobei α=Ausmaß der Reaktion, k=scheinbare Geschwindigkeitskonstante undn=scheinbare Reaktionsordnung ist. Der angedeutete Wertn=2.0 entspricht einer planaren Zunahme der zersetzten Phasen.

Diese Information wurde mit analytischen Daten der gasförmungen und festen Zersetzungsprodukte kombiniert um einen Mechanismus in allen Einzelheiten zu formulieren.

Резюме

Изотермический-терм огравиметрический анализы были использ ованы для получения кинетичес ких данных по разложе нию CF_x. Были получены кривые в коо рдинатах вес образца — время дл я соединений стехиометрического состава CF_0.61, CF_0.96, CF_1.08 и СF_1.12 при нескольких раз личных температурах в области 450°–650°, как в атмосфере азота, так и в вакууме. Н ебольшое процентное содержание фтора в ат мосфере сильно подавляет термическ ое разложение. Экспер иментальные результаты были подс тавлены в различные теоретиче ские модели и было най дено, что удовлетворительное соответствие получено при использ овании уравнения Авр ами -1п(1−а)= (kt)ⁿ, где а — степень реак ции, k — кажущаяся констант а скорости, аn — каждущ ийся порядок реакции. Указ ано значениеn=2, которое со ответствует планарн ому росту фазы разложения. Полу ченная информация объедине на с аналитическими д анными по газообразным и тверд ым продуктам разложения, чтобы сфо рмулировать детальн ый механизм.