热分析在含能材料中的应用
含能材料的性能测试课件
燃烧速率测试
测试目的：评估 含能材料的燃烧 速率
测试方法：采用 燃烧速率测试仪 进行测试
测试条件：设定 不同的温度、压 力和氧气浓度等 条件
测试结果：记录 燃烧速率、燃烧 温度和燃烧产物 等数据
热值测试
测试目的：测量含能材料的热值，了解其燃烧性能 测试方法：采用燃烧法，通过测量燃烧过程中释放的热量来计算热值 测试设备：热值测试仪、燃烧炉、温度计等 测试步骤：样品制备、燃烧测试、数据记录与分析 测试结果：热值数据，用于评估含能材料的燃烧性能和能量释放特性
含能材料的性能测试课 件
汇报人：资料超市
目录
含能材料性能测试概 述
01
含能材料的物理性能 测试
02
含能材料的力学性能 测试
03
含能材料的燃烧性能 测试
04
含能材料的安全性能 测试
05
含能材料的环境适应 性测试
06
含能材料性能测 试概述
含能材料定义
含能材料：指 含有能量并能 释放能量的材
料
常见含能材料： 炸药、推进剂、
烟气毒性测试
测试目的：评估 含能材料燃烧产 生的烟气毒性
测试方法：采用 动物实验或细胞 培养实验
测试指标：烟气 中一氧化碳、二 氧化碳、氮氧化 物等气体浓度
测试结果：根据 测试指标判断烟 气毒性等级，为 含能材料安全性 能提供依据
热分析在高分子材料中的应用
热分析在高分子材料中的应用
Prof. Mőhler Mr. Knappe 译者：陶咏
热分析是表征材料的基本方法之一，多年以来一直广泛应用于科研和工业中。近年来在各个领域，特别是高分子材料领域，都有了长足发展。根据DIN EN ISO 9000 标准，热分析仪器已经成为QA/QC、工业实验室和研究开发中不可缺少的设备。使用现代化的热分析仪器系统，可以使测量操作快速、简便、可靠。
本文以GE公司生产的PC/PBT（商品名Xenoy CL 101）塑料样品的测试为例，以德国耐驰（NETZSCH）仪器公司出品的差示扫描量热仪DSC、热重分析仪TG、动态热机械分析仪DMA与热机械分析仪TMA为测试仪器，简要阐述了热分析技术在高分子工程材料领域的应用。
差示扫描量热法（DSC）
是应用最广泛的热分析技术之一。在实际应用中塑料和橡胶材料的机械性能与其热性质－—玻璃化转变温度（T g）、熔融温度（T m）、结晶温度（T c）、比热（C p）及热焓值等有一定关系。氧化诱导期测试（O.I.T）可以给出材料的氧化行为和添加剂影响的信息。高压DSC 可以进一步给出压力对氧化反应、交联反应和结晶行为的影响。DSC曲线上熔融峰的形状可以给出晶粒尺寸分布的信息，熔融焓给出了结晶度的信息，许多半结晶的热塑性材料在熔融温度前在应用温度范围都有一个放热的冷结晶峰，由此引起的收缩会影响材料的使用。用DSC还可以得到杂质和湿度的影响。在程控冷却中可以得到材料结晶温度、结晶速率以及成核剂和回收材料的影响。第二次加热曲线能给出材料加工工艺和制备条件的影响。
热分析技术在金属材料研究中的应用
研究生课程论文
(2014 -2015学年第一学期)
热分析技术在金属材料研究中的应用
热分析技术在金属材料研究中的应用
摘要：介绍了热分析技术的一些常用的热分析方法，如热重分析、差热分析、差示扫描量热分析、热膨胀等；同时阐述了热分析技术在金属材料中的应用，如测定金属材料的相变的临界温度以及对磁性材料居里温度的测量，及相变的热效应等。
关键词：热分析技术金属材料研究应用
Application of thermal analysis technique in the research of metallic materials
Jing Deng
School of Materials Science and Engineering, South China University of Technology
Abstract:The application of the thermal analysis technique and some commonly methods were introduced, such as thermogravimetry analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA), differential scanningcalorimetry (DSC), thermodilatometry and so on. The application of the thermal analysis technology in metallic materials was introduced, for example, to measure phase transition critical temperature of the metallic materials and the Curie temperature of the magnetic material and the thermal effect of the phase transition.
dma在材料的应用
dma在材料的应用
热分析法在高分子材料中的应用
热分析法在高分子材料中的应用
一、前言
热分析法是指在程序控制温度的条件下, 测量物质的性质与温度关系的一种技术[1]。在加热或冷却的过程中, 随着物质的结构、相态、化学性质的变化，质量、温度、热熔变化、尺寸及声光电磁及机械特征性都会随之相应改变。因此，热分析法在定性、定量表征材料的热性能、物理性能、机械性能以及稳定性等方面有着广泛地应用。
随着高分子工业的迅速发展，为了研制新型的高分子材料，控制高分子材料的质量和性能，测定高分子材料的熔融温度、玻璃化转变温度、混合物的组成、热稳定性等是必不可少的。在这些参数的测定中，热分析是主要的分析工具。热分析技术主要包括：热重分析法（TG）、差热分析法（DTA）、差示扫描量热法（DSC）、热机械分析法（TMA）、动态热机械分析法（DMA）等。本文简要介绍了这些热分析技术的原理、仪器及其在高分子材料研究领域的应用。
二、热重分析法（TG）及其在高分子材料方面的应用热重法是在程序控温下，测量物质的质量与温度的关系。通常热重法分为非等温热重法和等温热重法。它具有操作简便、准确度高、灵敏快速以及试样微量化等优点。
热重分析主要研究在惰性气体中、空气中、氧气中材料的热的稳定性、热分解作用和氧化降解等化学变化；还广泛用于研究涉及质量变化的所有物理过程，如测定水分、挥发物和残渣，吸附、吸收和解吸，气化速度和气化热，升华速度和升华热；有填料的聚合物或共混物的组成等[2]。
用来进行热重分析的仪器一般称为热天平。它的测量原理是，在给被测物加温过程中，由于物质的物理或化学特性改变，引起质量的变化，通过记录质量变化时程序所走出的曲线，分析引起物质特性改变的温度点，以及被测物在物理特性改变过程中吸收或者放出的能量，从而来研究物质的热特性。
热分析技术在金属材料研究中的应用
研究生课程论文
(2014 -2015学年第一学期)
热分析技术在金属材料研究中的应用
热分析技术在金属材料研究中的应用
摘要：介绍了热分析技术的一些常用的热分析方法，如热重分析、差热分析、差示扫描量热分析、热膨胀等；同时阐述了热分析技术在金属材料中的应用，如测定金属材料的相变的临界温度以及对磁性材料居里温度的测量，及相变的热效应等。
关键词：热分析技术金属材料研究应用
Application of thermal analysis technique in the research of metallic materials
Jing Deng
School of Materials Science and Engineering, South China University of Technology
Abstract:The application of the thermal analysis technique and some commonly methods were introduced, such as thermogravimetry analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA), differential scanningcalorimetry (DSC), thermodilatometry and so on. The application of the thermal analysis technology in metallic materials was introduced, for example, to measure phase transition critical temperature of the metallic materials and the Curie temperature of the magnetic material and the thermal effect of the phase transition.
热分析技术的应用和原理
热分析技术的应用和原理
简介
热分析技术是一种广泛应用于材料科学、化学工程和环境科学等领域的实验方法。它通过对材料在不同温度条件下的热行为进行研究，揭示了材料的性质和结构信息，为材料设计、加工和性能评价提供了重要依据。本文将介绍热分析技术的应用和原理，并重点讨论热重分析和差示扫描量热分析两种常用的热分析方法。
应用
热分析技术在许多领域都有广泛的应用，以下是热分析技术的一些典型应用：
1.材料性能研究：热分析技术可以用于研究材料的热稳定性、热分解
特性以及热变形行为。通过分析材料在不同温度条件下的质量变化、热吸放能量以及尺寸变化等参数，可以评估材料的热稳定性和热稳定温度范围，为材料的应用提供参考。
2.陶瓷和玻璃制备：热分析技术可以用于研究陶瓷和玻璃材料的烧结
行为、相变特性以及热膨胀性能。通过对材料在升温和降温过程中的质量变化以及热吸放能量进行分析，可以确定陶瓷和玻璃材料的烧结温度范围、烧结速率以及热膨胀系数等关键参数。
3.化学反应动力学研究：热分析技术可以用于研究化学反应的动力学
特性。通过对反应物的热分解过程进行研究，可以确定反应的起始温度、反应速率以及反应的放热或吸热特性。这些信息对于了解反应机理和优化反应条件具有重要意义。
4.环境污染的监测与控制：热分析技术可以用于监测和分析环境样品
中的有机物和无机物。例如，热重分析可以用于测定大气颗粒物中的有机物和无机物的含量分布和热解特性，从而评估空气中的污染程度并制定相应的治理措施。
原理
热分析技术的原理主要基于材料在不同温度条件下的热行为。根据热量传递的方式不同，热分析技术可分为热重分析和差示扫描量热分析两种常见方法。
含能材料的热分解机理研究
含能材料的热分解机理研究
含能材料是指具有较高的燃烧热值和化学强度的物质。它广泛应用于军事、航空航天和民用的火箭、导弹、炸药等领域。含能材料的热分解机理研究对于材料设计、安全性评估和工业生产都具有重要意义。
一、含能材料的基本结构和热分解特性
含能材料通常由燃料、氧化剂和复合剂组成。其中，燃料是主要的热源，而氧化剂则提供氧气以促进燃烧反应。复合剂则起到传热、传质、变质等辅助作用。因此，含能材料的基本结构是一个复杂的多相体系。
含能材料的热分解特性是指在不同条件下，材料在热的激励下发生的化学反应过程。热分解过程中，燃料和氧化剂通过热裂解和化学反应生成大量气体和热能。这些气体压力和热能释放对材料的力学和热学性质产生明显的影响。因此，热分解机理研究是了解材料燃烧、爆炸和安全性的重要途径。
二、含能材料的热分解机理研究方法
含能材料的热分解机理研究方法有多种。其中，热分析技术是最常用的一种方法。热分析技术包括热重分析（TGA）、差示扫描量热仪（DSC）、热释放仪（PHA）等。这些技术可以通过温度、气氛、加热率等条件控制材料分解过程，实时监测分解产物的质量、热量等参数，得到含能材料热分解机理的重要信息。
此外，成分分析、结构分析、动态机理模拟和热力学计算等方法也可以用于含能材料的热分解机理研究。其中，动态机理模拟可以通过计算化学反应动力学参数来揭示反应机制。热力学计算可以通过计算反应热量、反应产物的热力学性质等参数，预测反应过程中可能出现的问题，并为新材料的设计提供参考。
三、含能材料的热分解机理研究进展
随着材料科学技术的不断发展，含能材料的热分解机理研究也取得了显著的进展。例如，近年来，研究人员利用光谱分析技术发现了一些含能材料的微观结构和化学反应机理，如RDX（C4H8N8O8），PETN（C5H8N4O12）等。另外，研究
1含能材料(炸药、火药、烟火)
1.含能材料（亚稳态物质）：在没有外界物质参与下，可持续反应并在短时间内释放出巨大能量的物质。
2.含能材料按用途分类：
（1）炸药：
【起爆药→一种敏感度极高，在受到撞击、摩擦或火花等很小的能量作用时能立即起爆，而且爆炸放出的能量极大的炸药】用来引爆猛炸药，使其发生爆炸并达到稳定爆轰的一种药剂。
主要特征是对外界作用比较敏感，可以用较简单的击发机构而引起爆炸。
【猛炸药→相对比较稳定，在一定的起爆源作用下才能爆轰（TNT、HMX、RDX、泰安、特屈儿等）】
需要较大的外界作用或一定量的起爆药作用才能诱起爆炸变化，其爆炸时对周围介质有强烈的机械作用，能粉碎附近的固体介质。（作为爆炸装药装填各种弹丸及爆破器材）
（2）火药：能在没有外界的燃剂参与下，进行有规律的快速燃烧，燃烧产生的高温高压气体，对弹丸作抛射功。
【发射药→通常装在枪炮弹膛内，进行有规律的快速燃烧，并产生的高温高压气体对弹丸作抛射功】
【推进剂→有规律地燃烧释放出能量，产生气体，推送火箭和导弹的火药】
（3）烟火药：用以装填特种弹药，产生特定的烟火效应，如声、光、电等。主要有照明剂、信号剂、曳光剂、燃烧剂和烟幕剂。
3.含能材料的化学变化形式：
热分解反应的特点：（1）反应在全部炸药中进行；（2）炸药内部个点的温度相同，没有集中的反应区；（3）环境温度对其反应速度影响较大。
燃烧反应特点：（1）反应不是在全部炸药中同时发生，而且是在局部区域内进行；（2）反应不需要外界供氧；（3）能量靠热传导来传递；（4）反应可在炸药中自动传播。
（4）爆炸反应的特点：爆炸的反应过程和燃烧相类似，都是可燃元素的氧化反应，反应也只在局部区域内进行，且也能在炸药内部自动传播。
热分析在材料领域中的研究与应用
热分析在材料领域中的研究与应用材料学是一门应用学科，它研究材料的结构、性质和性能等方面，包括金属、陶瓷、高分子、复合材料等各种材料。要了解材
料的性质与结构，需要使用各种实验技术进行深入研究，其中热
分析技术在材料研究中扮演了很重要的角色。
热分析是一种将温度作为一个控制参数，在不同的温度下，观
察材料性质变化的实验技术。它主要有热重分析、差热分析、热
量计、热膨胀仪等多种仪器。在材料学中，热分析技术被广泛应
用于热稳定性、热裂解性、热氧化、热导率、热传导等方面。下
面我们从几方面来介绍热分析在材料领域中的研究与应用。
一、热分析在聚合物材料中的应用
聚合物材料是一种常见的材料，它有很多种不同的结构和性质，如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯等。为了了解聚合物的性质
和结构，需要使用热分析技术进行研究。
热重分析（TGA）是一种在不同温度下让样品失重的实验技术。通过 TGA 可以了解聚合物的分解温度、热失重行为、热稳定性、
水解性等，这些参数对于聚合物材料的性能和稳定性具有重要的
意义。
差热分析（DSC）是一种在不同温度下测量样品的热力学性质
变化的技术。通过DSC 可以了解材料的熔点、熔融热、晶化行为、玻璃化转变等，这些参数对于聚合物的性能和加工过程有重要的
影响。
二、热分析在金属材料中的应用
金属材料具有优异的物理力学性能，如强度、硬度、延展性、
导电性等，因此在航空、汽车、船舶、机械等领域中得到广泛应用。热分析技术在金属材料研究中也能发挥重要作用。
差热分析技术被广泛应用于金属材料的热处理过程中，可以了
解金属材料的相变、晶粒生长、析出行为、固溶行为等。同时，
热重分析技术及其在高分子材料领域的应用
谢谢观看
结论与展望
3、通过共混改性方法，可以改善高分子材料的性能，扩大其应用范围。PE与 PP的共混物具有较好的耐热性和机械强度，在很多领域有广泛的应用前景。
结论与展望
展望未来，随着高分子材料的不断发展和性能要求的不断提高，热重分析技 术将在高分子材料领域发挥更加重要的作用。未来研究方向可以包括：
结论与展望
热重分析技术及其在高分子材 料领域的应用
目录
01 引言
03 热重分析技术在高分 子材料领域的应用
02 热重分析技术概述 04 结论与展望
引言
引言
热重分析技术是一种用于研究材料性质随温度变化的实验方法，广泛应用于 高分子材料领域。通过热重分析，可以有效地获取高分子材料的热稳定性、热降 解性和共混改性等特征性能。本次演示将介绍热重分析技术的基本原理、分析方 法和实验流程，并举例说明其在高分子材料研究中的应用。
3、共混改性
3、共混改性
共混改性是一种常用的高分子材料改性方法，可以改善材料的性能，扩大其 应用范围。将PE与其他高分子材料进行共混改性，可以得出以下结果：
3、共混改性
通过将PE与聚丙烯（PP）按一定比例混合，可以获得具有更好韧性和耐热性 的共混物。这是因为PP具有较好的耐热性和机械强度，可以弥补PE在高温下的不 足。此外，PE和PP的共混物还具有较低的生产成本，因此在很多领域得到了广泛 应用。
含能材料的热分析及安全性研究
含能材料的热分析及安全性研究
含能材料是一类能够在燃烧或爆炸中释放巨大能量的化学物质，广泛应用于火箭发动机、炸药、火工品等领域。然而，由于含能
材料的特殊性质，其热分析及安全性研究显得尤为重要。在本文中，我们将探讨含能材料的热分析方法以及与安全性相关的研究。
热分析是指利用物质在不同温度下的物理和化学性质发生变化
的原理，通过测量和分析样品在加热或冷却过程中的热效应，从
而获得样品的热力学参数、热分解特性以及反应热等信息。在含
能材料的研究中，热分析技术常常被广泛应用，主要包括差示扫
描量热法（DSC）、热重分析（TGA）以及热膨胀分析（TMA）。
差示扫描量热法是一种常用的热分析技术，通过测量样品与参
比样品之间的温差和吸放热能力的差异，得到样品在不同温度下
的热效应曲线。对于含能材料，DSC可以用来研究其热分解行为、燃烧性能和热安全性。例如，通过DSC曲线的分析，可以确定含
能材料的热分解峰温、热分解焓变等参数，从而评估其热稳定性
和热安全性。
热重分析是一种基于物质质量变化随温度变化的热分析技术。
通过在恒定升温率下加热样品，可以得到样品的质量变化曲线。
对含能材料而言，TGA可以用来研究其热分解特性、热稳定性以
及氧化降解机理。例如，通过TGA曲线的分析，可以确定含能材
料的热分解温度和质量失重比例，进一步评估其热稳定性和氧化
降解特性。
热膨胀分析是一种通过测量物质在加热或冷却过程中体积变化
的热分析技术。对于含能材料，TMA可以用来研究其热膨胀特性
和热应力行为。通过TMA曲线的分析，可以确定含能材料在不同温度下的线膨胀系数，从而评估其热膨胀性和热应力特性。
热分析-TG-DSC
Thermophotometry Thermoelectrometry The源自文库momagnetometry
包括热光谱法、热折射法、 热致发光法、热显微镜
测定电学特性(电阻、电 导、电容等)与温度的关系
测定磁化率与温度的关系
1.1.3 热分析的起源
1887年，H.Lechatelier用热曲线方法分析陶瓷材料， 热曲线是用电流计、照相底片和切光器自动记录下 来。
（3）样品方面的影响因素
① 试样用量的影响
✓ 用量少,所测结 果较好,反映热 分解反应中间 过程的平台很 明显。
✓为提高检测中 间产物的灵敏 度应采用少量 试样。
样品量对CuSO4·5H2O TG曲线的影响 升温速率为13℃/min，静态空气中
② 样品粒度、装填和形状的影响
样品的粒度不 宜太大、装填 的紧密程度适 中为好。
•发泡剂的性能和用量直接影响泡沫材料的性能和制 造工艺条件。
在N2气流中以100℃/min的升温速率将低密度聚乙烯泡沫塑 料加热至180 ℃ ，使发泡剂开始分解，然后以5 ℃的升温速 率从180 ℃缓慢加热至210 ℃ ，以确保发泡剂在聚乙烯降解 前从样品中挥发。样品1和2中发泡剂的含量分别为5.5%和 14.25%。
准磁性物质。磁性物质的居里点是金
属从铁磁性向顺磁性相转变的温度，
0
在居里点产生表观失重。
热分析法在材料分析中的应用新进展
热分析法在材料分析中的应用新进展
李波高锦红许祖昊张逸文王帆帆
（渭南师范学院化学与材料学院，渭南７１４０００）
热分析是指在程序控制（和一定气氛）下，测量物质的某一物理性质与温度或时间关系的一种技术。利用热分析技术能测定物质的许多特性参数，如热导率、热扩速率、线膨胀系数和比热容等。热分析技术在２０世纪才开始正式应用于化学领域，最初常应用在无机物领域，随着科学的发展逐渐应用于有机化合物、络合物和高分子领域中，现今已经发展成为一个研究高分子结构与性能关系的主要工具。随着电子技术的不断发展，使热分析仪器的灵敏度、分辨率、重复性及自动数据处理装置得到了极大的改善，操作趋于简明化，从而推动了热分析技术向更深一层发展，且已广泛应用于无机、有机、高分子化合物、土壤、冶金和地质、轻工、生物和医学、空间技术等领域［１－４］。本文主要对热分析的基本原理、在各种材料方面的应用及其发展趋势等方面进行了阐述。
１热分析法简介
热分析法（ＴＡ）指的是一种在程序控制温度条件下，精确记录试样的物理性质随温度变化的函数关系的技术。在变温的过程中，物质的物理性质发生改变，其中物理性质包括温度、热量、质量、尺寸等。热分析方法的种类较多，目前国内外常用的热分析法有热重法（ＴＧ）、差热分析法（ＤＴＡ）、差式扫描量热法（ＤＳＣ）、热机械分析法（ＴＭＡ、ＤＭＡ）等，而最常用的是ＤＴＡ、ＤＳＣ和ＴＧ三种方法［５］。
１．１差热分析法
差热分析法在程序控温和一定气氛下，测量试样和参比物温度差与温度或时间关系的技术［６］，在ＤＴＡ曲线中曲线向上表示放热效应，向下表示吸热效应，从该曲线中可得到有关热力学和动力学方面的信息。其特点是不能表征变化的性质，本质上仍是一种动态量热，测得的结果不同于热力学平衡条件下的测量结果。在热差分析中，试样与程序温度之间的温度差比其他热分析方法更显著和重要。此法已广泛应用于建材、冶金、化工、地质、石油，也应用于测定试样在热反应时的特殊温度及放出或吸收的热量。
热分析仪的工作原理及应用
热分析仪的工作原理及应用
一、热分析仪的基本原理
热分析仪是一种利用热学原理来研究材料的性质和组成的分析仪器。其基本原
理可总结为以下几点：
1.热效应原理：热分析仪通过测量样品在升温或降温过程中吸收或释
放的热量，来分析样品的物理、化学性质。根据实验条件的不同，热分析可以包括热重分析、热容量分析、差热分析、热导率分析等不同类型。
2.样品制备：在进行热分析之前，需要对样品进行制备。样品制备方
法可以根据需要进行选择，常见的样品制备方法有固态反应、合金化、溶解、混合等。
3.数据处理：热分析仪测得的数据需要进行处理和分析。常见的数据
处理方法包括曲线拟合、峰面积计算、热效应计算等。
二、热分析仪的应用领域
热分析仪在科学研究和工业生产中有着广泛的应用。以下是热分析仪的几个主
要应用领域：
1.材料研究：热分析仪可以用于研究材料的热稳定性、热分解动力学、
热力学性质等。例如，通过热重分析可以测定材料的热分解温度和分解放热量，有助于了解材料的热稳定性。
2.药物开发：热分析仪在药物开发中扮演着重要的角色。热分析仪可
以用来研究药物的溶解性、结晶性质、稳定性等，从而为药物的配方设计和制备提供参考依据。
3.环境监测：热分析仪可以用于环境监测。例如，通过差热分析可以
检测水样中有机物的含量和分解过程，从而帮助环境工作者了解水体的污染程度。
4.煤炭分析：热分析仪在煤炭领域有着重要的应用。通过热重分析和
差热分析可以测定煤炭的灰分、挥发分、固定碳等指标，为煤炭的利用和加工提供依据。
三、热分析仪的优势和限制
热分析仪作为一种先进的分析仪器，具有以下优势:
热分析技术的发展现状及其在稀土功能材料中的应用
热分析技术的发展现状及其在稀土功能材料中的应用
1. 引言
1.1 热分析技术的意义
热分析技术是一种在材料科学领域中广泛应用的分析手段，通过
对材料在升温或降温过程中的物理或化学性质的变化进行测定和分析，可以揭示材料的热力学和动力学特性，为研究者提供宝贵的实验数据
和理论支持。热分析技术既可以用来研究材料的结构和性能，也可以
用来分析材料的成分和纯度，具有非常重要的应用价值。
在材料科学中，热分析技术可用于研究材料的相变过程、热稳定性、热传导性、热膨胀性等热力学特性，也可以用于分析材料的热异
常现象、热动力学参数、反应速率等动力学特性。通过热分析技术，
研究者可以深入了解材料的结构与性能之间的关系，为材料的设计、
合成和性能优化提供理论指导和实验依据。因此，热分析技术在材料
科学研究和工程应用中具有不可替代的重要性。
1.2 稀土功能材料的重要性
稀土功能材料是一类具有特殊功能的材料，包括稀土元素组成的
化合物、合金和复合材料等。这些材料因其在光电、磁性、催化等方
面的独特性能而受到广泛关注，并在各种领域得到应用。稀土功能材
料在信息技术、新能源、环境保护等领域具有重要的应用价值。
在信息技术领域，稀土功能材料被广泛应用于光存储、激光器、
纳米电子器件等方面。稀土元素掺杂的荧光粉可用于制备LED显示屏，稀土磁铁用于生产硬盘驱动器等。这些应用不仅提高了设备的性能，
而且推动了信息技术的发展。
在新能源领域，稀土功能材料被用于制备高效的太阳能电池、储
能电池等，为新能源技术的发展做出贡献。而在环境保护领域，稀土
功能材料的催化活性被广泛运用于废水处理、废气净化等方面，有助
硝化纤维含能材料热物性参数的测量与分析
摘 要 ： 为 了确 定 硝 化 纤 维 （ 含氮量 １ １ ． ８ ９ ％ ～１ ３ ． ５ ％） 的热 物 性 参 数 ， 进行热分析计算 ， 揭示其反应动力学 机制 ， 采 用 激 光 闪 射 法
和差示扫描量热法对含氮量 １ ２ ％ 的 硝 化 纤 维 的热 物 性 参 数 进 行 了 测 量 。给 出 了 其 熔 点 以 下 ２ ５—１ ４ Ｏ℃ 的 热 扩 散 率 、 比热 容 及 热
导率的数值。结果表明 ， 随着 温 度 的 升 高 ， 比热 容 逐 渐 增 大 ， 而热导率和 热扩散率 有所 减小 ， 但 变 化 幅 度 并 不 显 著 。在 热 分 析 计 算
时， 这 些 参 数 可 近 似 为 一组 平 均值 ： Ｃ 。 ＝１ ． １ ３ １ Ｊ ． ｇ ～・ Ｋ～ ， Ｄ＝０ ． ４ １ ３ ｍｍ ・ Ｓ ～， Ａ＝ ０ ． １ ４ ２ ｗ －ｍ～ ・ Ｋ～。 关键词 ： 热 物性 学 ； 含 能 材 料 ；硝化 纤 维 ； 热 物 性 ；激 光 闪 射 法 ； 差 示 扫描 量 热 法 （ ＤＳ Ｃ）
彭 亚 晶 ，王 勇 ， 刘 玉强 ，张 伟 ， 杨 延 强
文章 编 号 ： １ ０ ０ ６ — ９ ９ ４ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ ￣７ ６ ０ — ０ ５
硝化 纤维 含 能材 料 热物 性 参数 的测 量 与分 析
彭 亚晶 ， 王 勇 ， 刘玉 强 ， 张 伟 ， 杨 延强
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热分析技术在含能材料中的应用
[摘要]：研究炸药热分解机理随研究炸药的化学稳定性、热爆炸等有重要的意义。本次用ARC测试结果和测试曲线，得到了绝热分解特性参数，并作了简单对比分析。乳化炸药的典型组分对乳化炸药和硝酸铵的热分解的影响，具有很大的相似性; 连续相和油相组分对硝酸铵的影响显著，而对乳化炸药的影响有所下降，乳化剂对乳化炸药的影响则表现明显等。
[关键词]：炸药热分解 ARC测试
1.1炸药热分解的一般规律
工业炸药从制备后到使用时需要经历一定的储存时间，在这段储存期内如何保证炸药的稳定性，这涉及到炸药的安定性问题。炸药的安定性是指在一定的条件下，保持其物理、化学和爆炸性质不发生明显变化的能力。一般分为物理安定性和化学安定性。物理安定性是指在一定的条件下，炸药保持其物理性质不发生明显变化的能力。化学安定性是炸药保持其化学性质不发生明显变化的能力。
炸药的化学安定性主要是指炸药的热安定性，炸药在贮存条件下的化学变化，就是炸药自身的热分解，也就是炸药热分解的性质和速度。炸药的热分解，是指在炸药的发火温度下，由于热作用，其分子发生分解的现象和过程。研究炸药热分解机理随研究炸药的化学稳定性、热爆炸等有重要的意义。
就凝聚炸药而言，热分解动力学过程可分为以下三个阶段: 1)分解初期:分解很缓慢，几乎觉察不出反应的存在，生成的气态产
物也很少，这个阶段称为分解延滞期或感应期;
2)分解加速期:延滞期结束后，分解速度逐渐加快，在某一时刻速度可达到最大值，这个结算称为加速期:
3)降速期:当炸药量较少时，反应速度达到最大值后急剧下降，直到分解结束，这个阶段称为降速期。
但是当炸药量较多时，反应速度也可能一直增长直至爆炸。上述阶段的划分是按照动力学曲线的性质划分的，没有涉及炸药热分解的微观机理。炸药分子在分解时，并不是立即形成最终产物，而是分部分段进行的。
在一般化学反应过程中，随着原始物质浓度下降，反应速度程下降趋势，但是炸药热分解是个放热过程，尽管原始物质不断减少，反应速度随着分解温度的升高而加速。
动力学实验结果表明，大多数炸药热分解的初始反应速度常数只受温度的影响，它与温度的关系可用Arrhenius 方程表示:（1-1）式
式中:k 为一定温度下，初始反应速度常数(1s -);A 为指前因子;T 为温度;R 为普适气体常量(11kJ K mol -- ) ; E 为分解反应的活化能(1kJ mol - )。
对(1-1)式微分，得（1-2）式
对(1-2)式可见，lnk 随温度的变化率与E 值成正比。活化能表
示炸药热分解的难易程度，炸药热分解的活化能高，热分解反应速度的温度系数增大。
1.2炸药热分解研究方法
在热分析方法中，Le-Chatelier于1887年首先提出差热分析(Quantitative Differential Thermal Analysis,简称DTA)。直到20世纪SO年代中期，差热分析才被应用于炸药的热安定性研究中。目前，许多国家已将它作为筛选混合炸药配方的标准方法。类似于差热分析的差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimetry，简称DSC)于1964年首先由Watson研制出来，该方法的试样用量少，灵敏度高，可直接测定热焓变化，从而使定性的差热分析发展到定量差热分析。放出气体分析法始于20世纪初，Farmer于1920年提出真空安定性实验方法(Vacuum Stability Testing，简称VST)，英美等国家将该法相继作为筛选混合炸药配方的标准方法，虽然该方法的原理、仪器操作都非常简单，且作为“标准”的理论依据不是很充分，但大量的实验数据证明了这种方法的可靠性。20世纪20年代初期，镰式玻璃薄膜压力计方法在前苏联首先应用于炸药的热分解研究中。著名的前苏联科学家K.K.Andreev应用此法研究了大量的炸药热分解规律和热解反应动力学，并在此领域做出了卓越的贡献。
热重(Thermal Gravimetry，简称TG)是测定物质质量随温度变化的方法，1915年首先由日本东京大学本多光太郎发表论文，设计了第一台简易热天平。由于测定的时间较长，且仪器的稳定性受到限制，热天平没有得到普遍应用。而后随着热分析技术的不断完善。上
述量气方法和热失重方法只能直接或间接地测出释放的气体和挥发的总量，以及研究其唯象反应动力学，但是不能定性和定量地测出气体中组分以及含量，也不能阐明反应进行的机理。在气相色谱法基础上发展起来的化学反应性实验方法( Chemical Reactivity Test ，简称CRT)，于20世纪60年代初期在美国Pantex 工厂首先被用来取代真空安定性实验方法.这种方法不但可以准确地测定释放气体的总量，而且能快速地测定222,,,,N O C O H O C O N O 等组分的含量。
20世纪70年代初发展起来的化学发光法，主要用来测定在较低温度下炸药发生热分解反应生成NOx 的含量，其灵敏度可达到ppb 级。这对于测定贮存温度下炸药的热安定性和相容性、预测贮存寿命具有重要的意义。
热分析技术中“控制转化率热分析”( Controlled Transformation Rate Thermal Analysis ，简称CRTA)。它是通过控制反应过程中气体的溢出速率(一般保持常数)为不是通过控制温升速率来控制反应速率。因此适合有气体生成的固体的分解反应。CRTA 法有很多优点，与传统的TA 法比较，它不必考虑升温速率是否是常数，在确定相互交叠的反应步骤和合适的反应机理函数,f (a)时很有效。此外还可以明显降低传热传质的影响。
温度调制技术(Temperature Modulation)被引入到热分析中，产生了如MDSC ，TMTG 这样的热分析技术。它们在热分析过程中也发挥了重要的作用。另外，Paulik 等人开发的准定温和准等压TA 技术都是很有前途的热分析方法。