物料热稳定性分析方法及常见问题答疑
材料热学性能之材料的热稳定性
材料热学性能之材料的热稳定性引言材料的热学性能是指材料在受热或加热过程中的物理和化学性质的变化。
其中，材料的热稳定性是评估材料在高温条件下是否能够维持其结构和性能的重要指标。
在许多工业和科学应用中，材料需要能够承受高温环境，并且保持其稳定性，以保障系统的安全和可靠性。
本文将探讨材料的热稳定性及其影响因素，并介绍一些常见的提高材料热稳定性的方法。
材料的热稳定性影响因素材料在高温环境中的热稳定性受到多种因素的影响，包括化学成分、晶体结构、晶格缺陷等。
化学成分材料的化学成分对其热稳定性有着重要的影响。
化学成分中的元素可以通过改变材料的化学键强度和键长，从而影响材料的热稳定性。
例如，添加一些稳定剂可以减少材料在高温下的氧化或分解反应。
晶体结构材料的晶体结构也对其热稳定性发挥着重要作用。
晶体结构中的晶体缺陷（如点缺陷、位错等）可以导致结构的不稳定性，使材料在高温下容易发生相变或失去特定的性能。
晶格缺陷晶格缺陷是指材料中存在的缺陷，如空位、附加原子等。
这些缺陷可以导致晶体结构的不稳定性，并在高温下促使材料发生相变或失去稳定性。
提高材料热稳定性的方法为了提高材料在高温环境中的热稳定性，科学家和工程师们开发了多种方法。
以下是一些常见的提高材料热稳定性的方法：材料合金化合金化是指向材料中引入其他元素以改变其化学成分的过程。
通过选择合适的合金元素，可以改善材料的稳定性，防止其在高温下发生相变或分解反应。
例如，钴基高温合金在高温环境中具有较高的热稳定性，广泛应用于航空发动机等领域。
表面涂层表面涂层是在材料表面涂覆一层特殊材料以提高其热稳定性。
这种方法可以保护材料免受高温氧化或化学反应的影响。
例如，涂覆一层陶瓷涂层可以提高金属材料的热稳定性，并延长其使用寿命。
晶体工程晶体工程是通过改变材料的晶体结构来提高其热稳定性。
这可以通过调整晶体结构中的晶格缺陷或控制晶体生长过程来实现。
例如，通过合适的晶体工程方法，可以改善半导体材料在高温环境下的性能稳定性。
材料的热稳定性研究与评价
材料的热稳定性研究与评价引言：在现代科技的发展中，材料的热稳定性一直是研究的重点之一。
热稳定性是指材料在高温环境下的稳定性能，研究和评价材料的热稳定性对于材料的使用和应用有着重要意义。
本文将探讨材料的热稳定性研究与评价的重要性以及常见的研究方法和技术。
第一部分：热稳定性的重要性热稳定性是材料在高温环境中的性能表现，对于各行业的材料应用都至关重要。
例如，在汽车工业中，发动机材料的热稳定性决定了汽车的耐高温性能；在航空航天工业中，航天器的外部材料需要经受极端的高温环境，其热稳定性直接关系到航天器的安全性能。
因此，研究和评价材料的热稳定性对于材料行业的发展和进步具有重要意义。
第二部分：热稳定性研究的方法1. 热失重分析法热失重分析法是一种常见的研究材料热稳定性的方法。
该方法通过加热样品并测量样品质量的变化，可以得到样品随温度变化的热分解情况。
通过对不同温度下的热失重曲线进行分析，可以评估材料在高温下的热稳定性能。
2. 红外光谱分析红外光谱方法可以用来研究材料的结构和化学性质，进一步研究材料的热稳定性。
通过红外光谱的变化可以判断材料在高温下是否发生了化学反应或结构改变，从而评价材料的热稳定性。
3. 差示扫描量热法差示扫描量热法是一种测量材料在加热或冷却过程中释放或吸收的热量的方法。
通过测量材料的热量变化可以得到材料的热分解温度和热稳定性。
这种方法在研究材料在高温环境中的行为以及材料的热稳定性评价中具有广泛的应用。
第三部分：热稳定性的评价研究材料的热稳定性需要进行科学的评价，常见的评价指标包括：1. 熔点和热分解温度：热分解温度是指材料开始分解的温度，可以通过前述的差示扫描量热法来测定。
熔点则是材料的熔化温度，也是评价材料热稳定性的重要指标。
2. 完全分解温度：完全分解温度是指材料在高温下完全失重的温度，通过热失重分析等方法可以获得。
完全分解温度越高，说明材料在高温下的稳定性越好。
3. 结构性能：研究材料的热稳定性也需要关注材料的结构性能变化。
材料热稳定性分析
材料热稳定性分析材料热稳定性是指材料在高温条件下是否能够保持其性能和形状的能力。
高温会引起一系列材料的物理、化学、结构和力学变化，因此材料热稳定性分析对于高温应用领域的材料选型、设计优化和使用寿命的评估具有重要意义。
1.高温引起的材料变化高温可引起多种材料变化，主要包括以下几个方面：（1）化学变化：材料中的化学键可由于高温裂解或结合变得更加稳定，导致材料的化学成分发生变化。
（2）微观结构变化：材料中的晶体结构和晶粒尺寸会随着高温的作用而发生变化，包括晶格的缩放、错位、析出、再溶和再结晶等。
（3）物理变化：材料的物理性质会发生改变，例如电导率、热传导率、热膨胀系数、磁性能等。
（4）力学性能变化：氧化、腐蚀和生锈等对材料的力学性能产生极大的影响，材料在高温下还可能发生拉伸、弯曲、断裂等力学变化。
2.材料热稳定性分析方法材料热稳定性分析方法包括工程测量法、热分析法和微观分析法等。
（1）工程测量法：通过对材料在高温下的形状、尺寸、重量、材料伸长率等方面进行实验测量，来分析材料在高温下的稳定性。
（2）热分析法：热重分析、热膨胀分析和差热分析等专用仪器可以通过加热样品并记录样品重量、长度、热量等参数的变化，来评估材料在高温下的化学、物理、结构和力学性质变化，可以用来判断材料的高温稳定性。
（3）微观分析法：透射电子显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射等技术可以对热稳定性变化的微观结构进行分析和观察，包括晶粒、晶体结构、相变等。
3.材料的选择与设计对于要求高温稳定性的材料和构件来说，材料的选择及设计至关重要。
（1）材料要选择具有高温稳定性的材料，如高温合金、耐火材料等，还要考虑材料的成本、可加工性和配套性等。
（2）构件的设计应该尽可能地减少热应力的集中，材料内部的孔洞和缺陷应该进行修补，减少材料的缺陷和故障的发生。
（3）处理过程的优化，如熔炼和热处理等的加工工艺和调控方法，可以改善材料的高温稳定性。
4.结论材料热稳定性分析是对材料高温应用性能评估的重要手段，对于选择和设计高温应用材料和构件具有基础性和指导性的意义。
材料热稳定性评估方法总结
材料热稳定性评估方法总结材料的热稳定性是指材料在高温或长时间暴露下的保持稳定性能和不发生明显物理或化学变化的能力。
热稳定性评估方法的选择对于材料的开发、制备和应用至关重要。
本文将综述几种常见的材料热稳定性评估方法，包括热重分析法、差示扫描量热法、动态热机械分析法、厨师自燃法和氧指数测定法。
热重分析法（Thermogravimetric Analysis, TGA）是一种广泛应用于材料热稳定性评估的常用方法。
该方法通过在恒定升温速率下测量样品的质量变化，来研究材料在不同温度下的热分解、挥发、燃烧等行为。
热重分析法可以定量得到材料的热分解温度、热分解速率、残渣含量等参数，进而评估材料的热稳定性。
这种方法具有操作简便、测量精度高的优点，适用于各种材料的热稳定性评估。
差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）是一种常见的用于研究材料热性质的方法，也可用于热稳定性评估。
该方法通过测量样品与参比物之间的温度差异和吸热/放热效应来分析材料的热分解、熔融等行为。
差示扫描量热法可以得到材料的熔点、熔融焓、热分解焓等参数，进而评估材料的热稳定性。
这种方法具有灵敏度高、分辨率好的优点，适用于大多数材料的热稳定性评估。
动态热机械分析法（Dynamic Mechanical Analysis, DMA）是一种通过在恒定频率或恒定应变下测量材料的动态力学性能来评估材料热稳定性的方法。
该方法可以测定材料的弹性模量、损耗因子、玻璃化转变温度等参数，以及材料在不同温度下的力学性能变化。
动态热机械分析法可以评估材料的粘弹性行为和蠕变行为，进而判断材料的热稳定性。
这种方法具有测试频率范围广、测试结果可靠的优点，适用于研究材料的热稳定性。
厨师自燃法（Cook's Self-ignition Test）是一种常见的用于评估材料热稳定性的方法。
该方法将样品置于恒定温度条件下，观察样品的自燃或燃烧表现。
包装材料的热稳定性与应用案例研究
包装材料的热稳定性与应用案例研究在现代社会，包装材料的选择对于产品的保护、储存、运输和销售起着至关重要的作用。
其中，热稳定性是评估包装材料性能的关键指标之一。
热稳定性好的包装材料能够在不同的温度环境下保持其物理和化学性质的稳定，从而有效地保护产品的质量和安全。
本文将深入探讨包装材料的热稳定性，并通过实际应用案例来展示其重要性和应用范围。
一、包装材料热稳定性的概念和重要性热稳定性是指材料在受热条件下抵抗物理和化学变化的能力。
对于包装材料而言，热稳定性主要体现在以下几个方面：1、尺寸稳定性在高温环境下，包装材料如果不能保持尺寸的稳定，可能会发生收缩、膨胀或变形，从而影响包装的密封性和保护性能。
2、机械性能热稳定性差的包装材料在受热时其机械强度可能会下降，如抗拉强度、抗压强度等，导致包装容易破损。
3、化学稳定性高温可能引发包装材料的化学分解、氧化或与所包装的产品发生化学反应，从而影响产品的质量和安全性。
4、阻隔性能良好的热稳定性有助于维持包装材料对气体、水分、光线等的阻隔性能，防止外界因素对产品的不良影响。
热稳定性对于不同类型的产品包装具有重要意义。
例如，食品和药品包装需要在加工、储存和运输过程中经受高温灭菌处理，热稳定性差的包装材料可能会释放有害物质，影响产品的安全性。
电子和电器产品的包装在运输和储存过程中可能会暴露在高温环境下，热稳定性不足可能导致包装破损，影响产品的性能。
二、常见包装材料的热稳定性分析1、塑料包装材料（1）聚乙烯（PE）聚乙烯是一种常见的塑料包装材料。
低密度聚乙烯（LDPE）的热稳定性相对较差，在高温下容易变形。
高密度聚乙烯（HDPE）的热稳定性较好，能够在较高温度下保持较好的性能。
（2）聚丙烯（PP）聚丙烯具有较高的热稳定性，能够承受较高的温度，常用于需要高温处理的包装，如热灌装饮料包装。
（3）聚苯乙烯（PS）聚苯乙烯的热稳定性一般，在高温下容易变形和分解，不太适用于高温环境下的包装。
材料的热稳定性研究与防老化策略
材料的热稳定性研究与防老化策略随着科技和工业的发展，材料的热稳定性成为了一个重要的研究领域。
本文将探讨材料的热稳定性的研究现状，并提出一些防老化策略。
一、热稳定性的定义和重要性热稳定性是材料在高温环境下稳定性能的表现。
它是衡量材料在高温条件下是否能保持其原有性能的重要指标。
材料的热稳定性直接影响着材料的使用寿命和安全性。
二、研究热稳定性的方法1. 热失重分析热失重分析是研究材料热稳定性常用的方法之一。
通过对材料在高温下的质量损失进行分析，可以得到材料的热分解温度、热稳定性以及热稳定剂的效果等信息。
2. 差示扫描量热法差示扫描量热法是一种测量材料热稳定性的高效方法。
它通过比较样品和参比样的热功率差异，可以得到材料的热分解峰值温度、峰值反应热以及反应速率等信息。
3. 热氧化老化实验热氧化老化实验可以模拟材料在高温和氧气存在下的老化过程。
通过对材料在一定时间内的物理性能和化学性能的变化进行观察和测试，可以评估材料的热稳定性。
三、影响热稳定性的因素1. 材料结构材料的结构对其热稳定性有着重要影响。
对于聚合物材料来说，分子的链长和侧链结构会影响材料的熔点和热稳定性。
2. 添加剂热稳定剂是提高材料热稳定性的常用方法之一。
常用的热稳定剂有有机锡、有机锑、金属盐类等。
这些热稳定剂可以通过吸收热量和中和酸等方式来保护材料。
3. 加工工艺加工工艺的选择和优化也会对材料的热稳定性产生影响。
不同的加工温度和加工方式会导致材料分解或发生其它反应，从而影响热稳定性。
四、防老化策略1. 合理选择材料在材料设计和选用过程中，应充分考虑材料的热稳定性。
选择具有高热稳定性的材料可以降低材料老化的风险。
2. 添加热稳定剂添加适量的热稳定剂可以有效提高材料的热稳定性。
热稳定剂的选择和添加量要根据具体材料和使用条件来确定。
3. 控制加工工艺合理控制加工温度和加工速度，避免过高温度和过长停留时间对材料的热稳定性产生不良影响。
4. 提高材料质量优化材料配方和生产工艺，提高材料的质量，有助于提高材料的热稳定性。
物料热稳定性分析方法及常见问题答疑
物料热稳定性分析方法及常见问题答疑《关于加强精细化工反应安全风险评估工作的指导意见》(安监总管三〔2017〕1号）中公布的《精细化工反应安全风险评估导则（试行）》（以下简称导则）给出了精细化工反应安全风险的评估方法、评估流程、评估标准指南。
评估方法、流程和标准均基于对工艺本身风险的测试和分析，因此，通过测试设备和数据分析手段精准还原生产过程中的工艺实际风险成为整个评估的关键。
根据导则，评估方法主要有物料热稳定性风险评估、目标反应安全风险发生可能性和导致的严重程度评估、目标反应工艺危险度评估3种。
这3种方法主要涉及到目标反应量热，以及反应原料、中间体、反应后料液热稳定性分析。
本文将介绍物料热稳定性分析方法，并解答分析过程中的常见问题。
物料热稳定性分析物料热稳定性风险评估需获取的主要数据包括：物料热分解起始分解温度、分解热和TD24。
通常采取筛选与绝热表征结合的方式进行，以达到经济高效的目的。
通常采用差示扫描量热仪DSC、快速筛选量热仪Carius tube、C80等量热工具对所需评估的物料进行热风险初步筛查。
此类筛选工具通常所用样品量不多，一般在毫克、克级别。
DSC是一款快捷方便且功能强大的筛选工具，如图1所示为梅特勒DSC系列。
图 1：梅特勒D SC 3系列DSC一般采用理想热流(ideal heat flow)原理，即产热完全散失到环境中，如公式1所示。
测试过程中需配备参比样，对于物料热稳定性筛选一般采用动态线性扫描模式。
测试过程中炉腔、参比、样品的温度变化曲线如图2。
图 2：D SC动态升温过程中三个温度变化（Tc为D SC炉腔温度，Tr为参比温度，Ts为样品温度）众多精细化工企业选用DSC初衷是研究晶型、测比热容等物性数据。
那么采用DSC进行热稳定性筛选会遇到哪些问题？常见问题答疑Q:热稳定性筛选测试可选用开口型坩埚（如：铝坩埚）吗？A:热稳定性筛选应选用耐压密闭坩埚。
因为物料高温分解会产生小分子，造成体系气相压力显著上升，因而必须选用密闭耐高压坩埚。
化学技术中材料热稳定性的测定方法
化学技术中材料热稳定性的测定方法热稳定性是指材料在高温环境下能否维持其物理和化学性质的稳定性。
在化学工业以及其他领域中，对材料的热稳定性进行准确测定是十分重要的。
本文将介绍一些常见的材料热稳定性测定方法。
一、差示扫描量热法（DSC）差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry，DSC）是一种广泛应用于材料热稳定性测定的方法。
它通过测量样品和参比物在加热或冷却过程中吸热或放热的差值，来分析材料的热稳定性。
DSC实验可提供样品的热分解温度、相变温度、熔融温度等信息，进而评估材料的热稳定性。
二、热重分析法（TGA）热重分析法（Thermal Gravimetric Analysis，TGA）是另一种常见的热稳定性测定方法。
它通过测量样品在升温过程中的质量变化来评估材料的热稳定性。
材料在高温下的热分解、氧化、脱水等过程会导致质量的变化，通过TGA可以获得这些热分解过程发生的温度范围和质量损失情况。
三、热膨胀测量法（TMA）热膨胀测量法（Thermal Mechanical Analysis，TMA）是一种用于测定材料热稳定性的方法。
它通过测量材料在温度变化下的线膨胀或体膨胀来评估热稳定性。
TMA实验可提供材料的线膨胀系数、玻璃化转变温度等信息，以及材料在高温下的尺寸稳定性。
四、热导率测定法（TC）热导率测定法（Thermal Conductivity，TC）是一种重要的热稳定性测定方法。
它通过测量材料在不同温度下的热导率来评估材料的热稳定性。
热导率是材料导热能力的重要参数，高热导率通常意味着材料的热稳定性较好。
五、氧化安定性测定氧化安定性是一种重要的热稳定性指标，特别适用于高温工况下的材料。
常见的氧化安定性测定方法包括氧化失重、寿命测试等。
例如，在高温下，金属材料会迅速氧化，形成氧化膜，通过氧化失重实验可以评估其材料的氧化安定性。
综上所述，化学技术中材料热稳定性的测定方法有差示扫描量热法（DSC）、热重分析法（TGA）、热膨胀测量法（TMA）、热导率测定法（TC）以及氧化安定性测定等。
材料的热膨胀与热稳定性分析
材料的热膨胀与热稳定性分析随着现代科技的发展，材料科学在工程领域扮演着重要角色。
其中，材料的热膨胀与热稳定性是研究材料行为的重要方面。
本文将探讨材料的热膨胀与热稳定性的关系，并分析其在实际应用中的影响。
热膨胀是指材料在受热或冷却过程中发生的体积变化现象。
材料的热膨胀系数是衡量材料热膨胀程度的重要参数。
不同材料具有不同的热膨胀系数，这与材料的结构和成分有关。
一般来说，固体材料的热膨胀系数比液体和气体要小。
这是因为在固态下，材料的分子更加紧密排列，其相互作用力更强，因而对温度的变化更加敏感。
热膨胀不仅仅是一个理论概念，它在实际应用中具有重要的意义。
例如，在建筑工程中，选择合适的材料对于房屋的结构稳定性至关重要。
如果材料的热膨胀系数与环境中的温度变化不匹配，就会导致材料的变形或破裂。
因此，对于建筑材料的选择，需要考虑到其热膨胀性能，以确保建筑物在温度变化下的稳定性。
不仅在建筑工程中，热膨胀也对其他领域的工程设计产生着影响。
例如，在航空航天领域，航天器的材料需要能够承受极端的温度变化。
如果材料的热膨胀系数不稳定，就可能导致失控的热膨胀，进而损坏航天器的结构。
因此，在航天器的设计中，材料的热稳定性是一个重要的考虑因素。
然而，材料的热稳定性并不仅仅受到其热膨胀系数的影响。
材料的结构、热处理过程以及外部环境条件也都会对其热稳定性产生影响。
例如，金属材料的晶格结构可以通过热处理进行调控，以改善其热稳定性。
此外，外部环境的温度和湿度等条件的变化也会对材料的稳定性产生不可忽视的影响。
为了提高材料的热稳定性，科学家们通过研究材料的微观结构和热力学特性，不断探索新的材料制备方法。
例如，纳米材料由于其特殊的结构和界面效应，其热膨胀性能通常更稳定。
因此，纳米材料在高温环境下具有广泛的应用前景。
此外，复合材料也被用于提高材料的热稳定性。
通过将不同材料的优点融合在一起，可以制备出具有优异热膨胀性能的复合材料。
总之，材料的热膨胀与热稳定性是材料科学研究中的重要方面。
第五讲材料的热稳定性
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本章小结
材料的热容
经典理论 量子理论 影响因素
材料的膨胀
物理本质 影响因素
材料的热传导
基本概念 物理机制 影响因素
材料的热稳定性
热应力 提高抗冲击断裂性能的措施
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表示热学性能的参数比较
热容（比热容）热膨胀系数
定义
C Q T
TБайду номын сангаас
1 lT
dl dT
物理本质 经典理论 作用力曲线
龟裂前一次温度
普通耐火材料： 加热到一定温度保温 急冷 重复操作直到试件失重20 %。
操作次数 7
第四节 材料的热稳定性
热稳定性的表示方法 热应力及第一热应力断裂抵抗因子 抗热冲击损伤性 提高抗热冲击断裂性能的措施 梯度功能材料
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2. 热应力及第一热应力断裂抵抗因子
热应力：由于材料热膨胀或收缩引起的内应力。
➢ 材料从陶瓷过渡到金属的过程中，耐热性逐渐降低，机 械强度逐渐升高。
➢ 热应力在材料两端均很小，在材料中部过渡区达到峰值 (比突变界面的应力峰值小得多)，
➢ 具有缓和热应力的功能。
金属和陶瓷构成的材料特性 （a）无梯度 （b）有梯度
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航天方面
90年代初，日本开发了小动力火箭燃烧器和热遮蔽材料用的梯 度功能材料，目前已研制出能耐1700℃的ZrO2/Ni梯度功能材 料，用作马赫数大于20的并可重复使用的航天飞机机身材料。 空天飞机高速飞行时机身和机翼的温度也高达上千K，只能采 用热防护梯度材料解决热应力问题。 梯度功能材料也可用于普通飞机的喷气燃烧器。
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什么是热稳定性？
热稳定性（抗热震性）： 材料承受温度变化而不致破坏的能力。
利用热重分析仪测定物质热稳定性的方法
利用热重分析仪测定物质热稳定性的方法热重分析仪是一种常用的实验仪器，可以用于测定物质的热稳定性。
通过对样品在不同温度下的质量变化进行监测和分析，可以得到物质的热分解温度、热分解速率等重要参数，为研究物质的热稳定性提供了有效的手段。
一、热重分析仪的原理热重分析仪的原理基于样品在不同温度下的质量变化。
在实验中，样品被放置在一个称量瓶中，通过加热样品并测量样品质量的变化，可以得到样品的热分解曲线。
当样品发生热分解时，其质量会发生变化，通过监测质量的变化可以确定样品的热分解温度和热分解速率。
二、热重分析仪的操作步骤1. 样品准备：将待测样品粉末放置在称量瓶中，并记录样品的质量。
2. 实验条件设置：根据实验需要，设置加热速率、起始温度和终止温度等实验条件。
3. 实验开始：将称量瓶放入热重分析仪中，并开始实验。
4. 数据记录：实验过程中，热重分析仪会自动记录样品的质量变化情况。
可以通过计算机软件实时监测和记录数据。
5. 数据分析：实验结束后，可以通过热重分析仪的软件对数据进行分析。
常见的分析方法包括热分解温度的计算、热分解速率的确定等。
三、热重分析仪的应用领域1. 材料科学：热重分析仪可以用于研究材料的热稳定性和热分解特性。
通过测定材料的热分解温度和热分解速率，可以评估材料的热稳定性，为材料的设计和应用提供依据。
2. 化学反应研究：热重分析仪可以用于研究化学反应的热动力学性质。
通过测定反应物或产物在不同温度下的质量变化，可以确定反应的热分解温度和反应速率常数等重要参数。
3. 环境监测：热重分析仪可以用于环境监测中有机物的热稳定性研究。
通过测定有机物的热分解温度和热分解速率，可以评估有机物的稳定性，为环境保护和污染治理提供参考。
四、热重分析仪的优势和局限性热重分析仪具有以下优势：1. 高灵敏度：热重分析仪可以监测样品质量的微小变化，具有高灵敏度。
2. 快速测定：热重分析仪可以在较短的时间内完成实验，提高实验效率。
物质热稳定性的热分析试验方法
物质热稳定性的热分析试验方法1 主题内容与适用范围本标准规定了用差热分析仪和或差示扫描量热计评价物质热稳定性的热分析方法所用的试样和参比物、试验步骤和安全事项等一般要求;本标准适用于在惰性或反应性气氛中、在－50～1000℃的温度范围内有焓变的固体、液体和浆状物质热稳定性的评价;2 术语物质热稳定性在规定的环境下,物质受热氧化分解而引起的放热或着火的敏感程度;焓变物质在受热情况下发生吸热或放热的任何变化;焓变温度物质焓变过程中的温度;3 方法原理本方法是用差热分析仪或差示扫描量热计测量物质的焓变温度包括起始温度、外推起始温度和峰温并以此来评价物质的热稳定性;4 仪器和材料仪器差热分析仪DTA或差示扫描量热计DSC：程序升温速率在2～30℃/min范围内,控温精度为±2℃,温差或功率差的大小在记录仪上能达到40%～95%的满刻度偏离;样品容器坩埚：铝坩埚、铜坩埚、铂坩埚、石墨坩埚等,应不与试样和参比物起反应; 气源空气、氮气等,纯度应达到工业用气体纯度;冷却装置冷却装置的冷却温度应能达到－50℃;参比物在试验温度范围内不发生焓变;典型的参比物有煅烧的氧化铝、玻璃珠、硅油或空容器等;在干燥器中储存;5 试样取样对于液体或浆状试样,混匀后取样即可；对于固体试样,粉碎后用圆锥四分法取样;试样量试样量由被测试样的数量、需要稀释的程度、Y 轴量程、焓变大小以及升温速率等因素来决定,一般为1～5mg,最大用量不超过50mg;如果试样有突然释放大量潜能的可能性,应适当减少试样量;6 试验步骤仪器温度校准按附录A 进行,校准温度精度应在±2℃范围内;将试样和参比物分别放入各自的样品容器中,并使之与样品容器有良好的热接触对于液体试样,最好加入试样重量20％的惰性材料,如氧化铝等;将装有试样和参比物的样品容器一起放入仪器的加热装置内,并使之与热传感元件紧密接触;接通气源,并将气体流量控制在10～50mL/min 的范围内如果在静止状态下进行测量,则不需要通气;根据所用试样的性质来确定试验温度范围;按条的要求调整Y 轴量程;启动升温控制器,控制升温速率在10～30℃/min 的范围内,记录温差△T或功率差d H/d t与温度T 的关系曲线,即DTA 曲线或DSC 曲线如图1a、1b;如果以10～30℃/min 的升温速率进行测量而不能将峰分辨开时如图2a、2b,可以采用低于10℃/min 的升温速率;a. 典型的DTA 放热曲线b. 典型的DSC 放热曲线图1a.熔融吸热后紧跟分解b.熔融吸热后紧跟分解放热的DTA 曲线放热的DSC 曲线图27 结果取三次焓变温度测定结果的平均值作为试验结果,三次测得结果之间的差值应在±5℃范围内;试验报告见附录B;8 安全事项用本标准规定的试验方法进行测量时,若不了解被测物质的潜在危险性,在取样和测量时一定要小心谨慎;如果需要用研磨的方法粉碎试样,应将被测物质视为危险品,并按化学危险品安全操作规程进行操作;附录 A差示扫描量热计和差热分析仪的温度校准方法补充件A1 仪器校准用表A1 所列物质纯度大于％的相转变温度进行仪器校准; 表A1 校准物质的相转变温度相转变温校准物质度℃ K汞水二苯醚苯甲酸铟锡铋铅锌锑铝银－A2 试验步骤两点校准法在表A1 中选取两种校准物质;其中,一种物质的相转变温度比被测试样的起始放热温度低,另一种物质的相转变温度比被测试样的终止放热温度高,而且要尽可能接近这两个温度;测量各校准物质的表观相转变温度;将重量为5～15mg 的校准物质和参比物分别放入样品容器中;把样品容器放入仪器的加热装置内,用流量为10～50mL/min 的氮气或其他惰性气体冲洗测量装置,直到测量结束;按条的要求,调整Y 轴量程;以10℃/min 的升温速率加热校准物质和参比物,使校准物质通过相转变温度,直至基线重新确立;也可以用其他升温速率,但必须与测量试样时的条件相同;由得到的DTA 曲线或DSC 曲线测量出表观相转变温度T e、T p如图A1、A2;图A1 校准物质相转变的DTA 曲线图A2 校准物质相转变的DSC 曲线差示扫描量热计或试样与温感元件分开的差热分析仪用T e 作为表观相转变温度；试样与温感元件紧密接触的某些差热分析仪,用T p 作为表观相转变温度; 按计算实际相转变温度;一点校准法如果已按测出了表观相转变温度,并按计算出斜率值S,若S 值与的差值在±的范围内试验温度与校正温度相差100℃时,则用一点校准法;从表A1 中选取一种校准物质,使其相转变温度尽量处在被测试样的放热峰内;按至的步骤测出校准物质的表观相转变温度;按计算实际相转变温度;A3 计算假设表观相转变温度TO与实际相转变温度T之间存在线性关系,那么它们之间存在下面的关系：T=TO×S+I A1式中：S-斜率标准值为；I-截距;这两个参数均由计算得出;两点校准法用表A1 中的校准物质相转变温度和实际测量的表观相转变温度,通过式A2和式A3计算S 和I;S=TS1－TS2/TO1－TO2A2I=TO1×TS2－TS1×TO2/TO1－TO2A3式中：TS1-取自表A1 中的1 号校准物质的相转变温度；TS2-取自表A1 中的2 号校准物质的相转变温度；TO1-A2 步骤中测出的1 号校准物质的表观相转变温度；TO2-A2 步骤中测出的2 号校准物质的表观相转变温度;S 要计算到四位有效数字,I 要精确到℃;一点校准法如果用两点校准法测出的斜率值S与标准值之差在±的范围内,那么就用一点校准法,只测出截距;I=TS1－TO1 A4利用测出的斜率值S和截距I,通过式A1计算出被测试样的实际焓变温度;附录 B物质热稳定性的热分析试验报告参考件B1 试验委托单位名称;B2 试验单位名称和试验负责人;B3 送样日期和试验日期B4 试样和参比物的名称、组成、分子式、重量、状态和纯度等;B5 仪器型号和样品容器;B6 气氛的组成和压力、静态或动态、密封程度及动态情况,应注明气体流量; B7 程序升温速率和试验温度范围;B8 Y 轴灵敏度和Y 轴量程;B9 记录DTA 曲线或DSC 曲线的所有过程,注明起始温度、外推起始温度和峰温;B10 把测定的焓变温度换算成实际的焓变温度;B11 用实际的焓变温度来评价物质的热稳定性;附加说明：本标准由中华人民共和国公安部提出,由全国消防标准化技术委员会归口;本标准由公安部天津消防科学研究所负责起草;本标准主要负责人李子葆、张桂芳、姚萍;。
温度对材料热稳定性的影响与改进途径
温度对材料热稳定性的影响与改进途径引言：材料的热稳定性是指材料在高温环境下的稳定性能，它直接影响到材料的使用寿命和性能表现。
温度对材料热稳定性的影响是一个复杂的问题，涉及到材料的组成、结构以及热力学性质等多个方面。
本文将从不同角度探讨温度对材料热稳定性的影响，并提出改进途径。
一、温度对材料热稳定性的影响1.1 热膨胀：温度升高会引起材料的热膨胀，导致材料内部应力的变化。
如果材料的热膨胀系数不一致，可能会导致材料的破裂或变形。
1.2 化学反应：高温环境下，材料可能会发生化学反应，导致材料的结构破坏或性能下降。
例如，金属材料在高温下容易与氧气发生氧化反应，导致材料的腐蚀。
1.3 热分解：一些材料在高温下可能发生热分解，产生有害气体或者产物，对环境和人体健康造成威胁。
这种情况在高分子材料中尤为常见。
二、改进温度对材料热稳定性的途径2.1 材料选择：选择具有较高热稳定性的材料是提高材料热稳定性的有效途径。
例如，一些陶瓷材料具有较高的熔点和热稳定性，适用于高温环境下的应用。
2.2 添加稳定剂：通过添加稳定剂来提高材料的热稳定性。
稳定剂可以抑制材料的热分解反应或化学反应，延缓材料的老化过程。
例如，聚合物材料中常使用抗氧化剂来提高其热稳定性。
2.3 结构设计：通过合理的结构设计来提高材料的热稳定性。
例如，合金材料中通过调整合金元素的含量和比例，可以改变材料的晶体结构和相变温度，提高材料的热稳定性。
2.4 表面涂层：通过在材料表面涂覆一层保护层，可以提高材料的热稳定性。
这种保护层可以起到隔热和防腐蚀的作用，保护材料不受高温环境的影响。
三、案例分析：温度对塑料材料热稳定性的影响与改进途径塑料材料是一种常见的材料，广泛应用于各个领域。
然而，塑料材料的热稳定性较差，容易在高温环境下发生热分解反应，导致材料的性能下降。
为了提高塑料材料的热稳定性，可以采取以下改进途径：3.1 添加阻燃剂：在塑料材料中添加阻燃剂可以抑制材料的燃烧和热分解反应，提高材料的热稳定性。
热稳定性评估
热稳定性评估简介热稳定性评估是一种用于判断材料在高温条件下的稳定性的方法。
该评估旨在确定材料在长时间高温暴露下的性能变化情况，以便制定适当的措施来防止材料失效或降低其性能。
评估方法热稳定性评估可以通过以下几种方法进行：1. 热重分析（Thermogravimetric Analysis，TGA）：通过在高温下测量材料的重量变化，来评估其热稳定性。
TGA可以揭示材料在不同温度下的热分解、氧化、失重等情况，从而判断材料的稳定性。
2. 差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry，DSC）：通过测量材料在升温过程中的热力学性质变化来评估其热稳定性。
DSC可以揭示材料的熔融温度、熔化热、分解温度等参数，从而判断材料在高温条件下的稳定性。
3. 热氧化失重法（Thermal Oxidative Weight Loss，TOWL）：通过在高温空气中暴露材料，并测量其重量变化来评估其热稳定性。
TOWL可以揭示材料在氧化环境中的耐热性能，特别适用于评估高分子材料的热稳定性。
4. 降解动力学模型分析法：根据材料的降解反应速率常数，建立降解动力学模型，并通过模型对比来评估材料的热稳定性。
该方法能够定量描述材料在高温条件下的降解行为。
应用领域热稳定性评估广泛应用于材料科学、化工、高分子材料、涂料等领域。
以下是一些常见的应用领域：1. 高温环境下的电子元件和电气设备的稳定性评估，如电子封装材料、电池材料等。
2. 高分子材料的热稳定性评估，如聚合物材料、橡胶材料等。
3. 涂料和涂层材料的热稳定性评估，以确定其在高温环境下的性能变化情况。
4. 药物和化妆品中的成分稳定性评估，以保证其在高温长时间储存条件下的质量和稳定性。
结论热稳定性评估是评估材料在高温条件下的稳定性的重要方法。
通过选择适当的评估方法，可以准确地判断材料的热稳定性，并采取相应的措施来保证材料在高温环境下的正常使用和性能稳定。
化学技术中材料热稳定性的测定方法
化学技术中材料热稳定性的测定方法引言：化学材料的热稳定性是指在高温环境下材料的稳定性能。
在化学工业和材料科学领域，了解材料的热稳定性对于设计和制备高温工艺中的材料至关重要。
本文将介绍化学技术中常用的几种材料热稳定性的测定方法。
一、热重分析法热重分析法是一种常用的材料热稳定性测定方法。
它通过在恒定的加热速率下测量材料的质量变化，来评估材料在高温下的稳定性。
热重仪会将样品加热到一定温度区间，并通过称重系统记录样品的质量变化。
通过分析质量变化曲线，可以确定材料的失重温度、热分解温度等参数，从而评估材料的热稳定性。
二、差示扫描量热法差示扫描量热法是一种通过测量样品在加热过程中吸放热的方法。
这种方法依赖于样品和参比物在同样条件下的热性质差异。
差示扫描量热仪同时对样品和参比物进行加热，通过比较它们之间的热量差异来确定样品的热性能。
该方法常用于研究材料的相变、热分解、燃烧等过程，并通过分析峰值温度、峰值面积等参数来评估材料的热稳定性。
三、热重-差示扫描量热法热重-差示扫描量热法（TG-DSC）是将热重分析法与差示扫描量热法结合起来的一种综合分析方法。
在该方法中，样品通过热重仪进行加热，同时使用差示扫描量热仪对样品和参比物进行热量的测量。
通过综合分析样品的质量变化和热量变化，可以更全面地评估材料的热稳定性。
TG-DSC方法常用于分析材料的热分解机理、热降解路径等，并能提供有关材料热稳定性的综合信息。
四、热氧化法热氧化法是一种通过将材料在高温空气中进行氧化反应来评估其热稳定性的方法。
该方法通常使用恒温炉或氧化炉对材料进行加热，并通过分析样品重量损失、氧化产物等来评估材料的抗氧化性。
热氧化法常用于材料的耐热性评估、氧化降解性研究等领域。
结论：材料热稳定性的测定是化学技术中的重要课题。
热重分析法、差示扫描量热法、热重-差示扫描量热法和热氧化法是常用的测定方法。
通过这些方法能够确定材料在高温环境下的稳定性能并提供相关的热稳定性参数。
影响PVC热稳定性的因素分析及解决措施（一）
影响PVC热稳定性的因素分析及解决措施（一）影响PVC热稳定性的因素分析及解决措施（一）对于PVC热稳定性的研究，要采取多种测试手段对各种影响因素加以探讨，并结合在各种因素影响下的热分解反应机理作综合分析，找出主要矛盾。
研究需要这样细致繁杂，这是因为影响PVC热稳定性的因素较多：有树脂本身宏观和微观结构的问题，有树脂内所含微量杂质(包括聚合助剂和聚合添加剂（如PVC热稳定剂）及其残基或其反应生成物，以及生产过程中带进的杂质等)的问题，有热老化过程中外界条件的问题等等。
各种因素之间又相互制约，互相干扰。
下面就详细分析这些影响因素并尽可能提出对应的解决措施。
（注：共有12点，本文详解1到6点，7到12点请参考下文“影响PVC热稳定性的因素分析及解决措施二”）1、原料纯度对PVC热稳定性影响原料的纯度对树脂热稳定性影响很大。
在聚合反应开始阶段，大分子上的内双键增加，首先与单体纯度和其他辅助材料的质量有关。
单体中的一些杂质，如醛类、乙炔和铁离子是促使PVC热稳定性下降的主要原因。
2、氧对PVC热稳定性影响聚合系统和无离子水中氧可使聚合反应增长着的大分子链上出现含氧的羰基烯丙基基团，它是PVC大分子脱HCl的催化剂。
羰基烯丙基含量决定着PVC脱HCI速率的大小。
因此，在聚合工艺中，保证聚合系统和Dw (脱离子水)中氧的脱除质量对提高热稳定性很重要。
3、电导率对PVC热稳定性的影响水中离子会直接影响到合成的产品质量，这是公认的，但国内PVC生产厂脱盐水一般只控制pH值，cl离子和硬度3项指标，而引进装置还控制”电导率”指标。
通过生产实践表明：脱盐水“电导率”不仅会使聚合时间延长，聚合度上升，树脂颗粒变粗，而且会导致白度下降。
4、分散剂和搅拌对PVC热稳定性的影响分散剂匹配及适当的搅拌强度可以优化VCM液滴的分散，提高PVC颗粒粒径的规整度，颗粒的多孔性和干流动性，改善的塑化性能，提高的白度和加工性能，因此，匹配的分散剂及适当的搅拌强度是提高热稳定性的一个重要措施。
纺织品的热稳定性分析与改进
纺织品的热稳定性分析与改进在我们的日常生活中，纺织品无处不在，从我们身上穿着的衣物到家居中的床上用品、窗帘，再到工业领域中的各种功能性织物。
然而，你是否曾想过，这些纺织品在面对温度变化时的表现如何？这就涉及到纺织品的热稳定性问题。
热稳定性对于纺织品来说至关重要。
当纺织品暴露在高温环境下，可能会发生一系列的物理和化学变化，从而影响其性能和使用寿命。
比如，衣物在高温洗涤或烘干过程中可能会缩水、变形，甚至褪色；一些功能性纺织品，如防火服、高温过滤材料等，如果热稳定性不佳，可能无法发挥应有的保护和过滤作用，带来严重的安全隐患。
那么，究竟是什么因素影响着纺织品的热稳定性呢？首先，纤维的种类是一个关键因素。
不同的纤维具有不同的热性能。
天然纤维如棉和麻，它们的热稳定性相对较差，在高温下容易受损。
合成纤维如聚酯和尼龙，则通常具有较好的热稳定性。
其次，纺织工艺也会产生影响。
例如，纺纱、织造和染色等过程中的处理方式和条件，都会改变纺织品的内部结构和化学组成，进而影响其热稳定性。
此外，纺织品的组织结构和密度也不容忽视。
紧密的组织结构和较高的密度往往能够提供更好的热稳定性。
为了准确评估纺织品的热稳定性，我们需要采用一系列的测试方法。
常见的有热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）和热机械分析（TMA）等。
热重分析可以测量纺织品在加热过程中的质量损失，从而了解其热分解情况。
差示扫描量热法则能够测量纺织品在加热或冷却过程中的热量变化，帮助我们判断其相变和热稳定性。
热机械分析则可以测量纺织品在不同温度下的尺寸变化和力学性能，评估其热膨胀和热收缩特性。
通过这些测试方法，我们可以得到纺织品热稳定性的相关数据。
但仅仅了解现状是不够的，我们还需要采取措施来改进纺织品的热稳定性。
在纤维选择方面，可以优先选用热稳定性好的纤维，或者将不同纤维进行混纺，以综合优化热性能。
在纺织工艺上，可以优化加工条件，如降低染色温度、选择温和的助剂等。
化学材料的热性能与热稳定性研究
化学材料的热性能与热稳定性研究化学材料的热性能与热稳定性是现代材料科学领域中的重要研究内容。
热性能指材料在高温下的热膨胀性、导热性、热容量等物理性质，而热稳定性则是指材料在高温下的化学稳定性和分解特性。
本文将围绕化学材料的热性能与热稳定性进行探讨，主要包括热性能的测试方法、热稳定性的影响因素以及研究的现状和展望。
一、热性能的测试方法热性能的测试方法主要包括热膨胀性、热导率和热容量的测定。
热膨胀性是指材料在升温或降温过程中的体积变化。
常用的测试方法有线膨胀法、偏光干涉法和热分析法。
其中，线膨胀法通过测量材料在不同温度下的长度变化来计算其热膨胀系数；偏光干涉法则利用光学原理来测量材料的线膨胀系数；热分析法包括差示扫描量热法、热膨胀差示扫描量热法等，可以同时测量材料的热膨胀系数和热容量。
热导率是指材料传导热量的能力。
常用的测试方法有横向热导率测试和纵向热导率测试。
横向热导率测试是利用热板法或热流法来测量材料的横向热导率；纵向热导率测试则是通过热阻率测试来计算材料的纵向热导率。
热容量是指材料吸收或释放热量的能力，常用的测试方法有等压比热容测定法和差示扫描量热法。
二、热稳定性的影响因素热稳定性的影响因素多样，主要包括化学结构、添加剂、热氧化和氧气等。
化学结构是影响热稳定性的关键因素之一，不同的分子结构会导致不同的热分解温度和分解产物。
添加剂的引入可以改善材料的热稳定性，常用的添加剂有稳定剂和抗老化剂等。
热氧化是指材料在高温氧气环境下发生氧化反应，导致降解和失效。
氧气则是热氧化反应的重要外部因素，氧气浓度和温度的升高都会加速材料的热氧化反应。
三、研究的现状和展望目前，化学材料的热性能与热稳定性研究已经成为材料科学领域的热点和难点问题。
通过对材料的热性能和热稳定性进行深入研究，可以为材料的设计、合成和应用提供重要的理论依据和技术支持。
在热性能方面，研究者们正在探索新的测试方法和理论模型，以更精确地测量和预测材料的热膨胀性、热导率和热容量。
无机材料热稳定性
Tmax R
1 0.31rm h
非无限平板， 再乘形状因子S
3. 第三热应力断裂抵抗因子R’’
在一些实际场合中，往往关心材料所允许的最大冷却或 加热速率 dT/dt。对于厚度为 2 rm的无限平板，在降温过程中， 内外温度的变化允许的最大冷却速率为：
dT f (1 ) 3 ( ) max dt c p l E rm 2
8.5810
3
• 热应力实际是材料膨胀的应力，有：
=E 所以， =(370103MPa) (8.58 10-3) =3170MPa
8 无机材料物理性能2.Leabharlann 热应力的计算 (1) 平面陶瓷薄板：
l E x z T 1
在t = 0的瞬间， x=z=max，如果正好 达到材料的极限抗拉强 度f ，则前后两表面开 平面陶瓷薄板的热应力图 裂破坏，从而得材料所 能承受的最大温差为： (2) 对于其他非平面薄板状材料：
5
(3) 多相复合材料因各相膨胀系数不同而产生热应力。 例1：由坯釉热膨胀系数不同引起。 上釉陶瓷: 釉的热膨胀系数：1 ；坯体的热膨胀系数：2 1 >2 1<2
釉受较大拉力的作用 发生龟裂或坯向内侧弯曲
坯受较强的拉力作用釉 被拉离坯面
6
举个栗子
• 一根1m长的Al2O3 炉管从室温 (25oC)加热到1000oC时，假
23 无机材料物理性能
升华和分解
• 材料的三相点的饱和蒸气压高于大气压，在大气压下，材
• • •
料没有熔化，而直接变成气态-升华 材料在高温下条件变化容易升华，如氧化镁 材料的分解 本质和材料的结合键及质点热振动有关
24 无机材料物理性能
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物料热稳定性分析方法及常见问题答疑
《关于加强精细化工反应安全风险评估工作的指导意见》(安监总管三〔2017〕1号）中公布的《精细化工反应安全风险评估导则（试行）》（以下简称导则）给出了精细化工反应安全风险的评估方法、评估流程、评估标准指南。
评估方法、流程和标准均基于对工艺本身风险的测试和分析，因此，通过测试设备和数据分析手段精准还原生产过程中的工艺实际风险成为整个评估的关键。
根据导则，评估方法主要有物料热稳定性风险评估、目标反应安全风险发生可能性和导致的严重程度评估、目标反应工艺危险度评估3种。
这3种方法主要涉及到目标反应量热，以及反应原料、中间体、反应后料液热稳定性分析。
本文将介绍物料热稳定性分析方法，并解答分析过程中的常见问题。
物料热稳定性分析
物料热稳定性风险评估需获取的主要数据包括：物料热分解起始分解温度、分解热和TD24。
通常采取筛选与绝热表征结合的方式进行，以达到经济高效的目的。
通常采用差示扫描量热仪DSC、快速筛选量热仪Carius tube、C80等量热工具对所需评估的物料进行热风险初步筛查。
此类筛选工具通常所用样品量不多，一般在毫克、克级别。
DSC是一款快捷方便且功能强大的筛选工具，如图1所示为梅特勒DSC系列。
图 1：梅特勒D SC 3系列
DSC一般采用理想热流(ideal heat flow)原理，即产热完全散失到环境中，如公式1所示。
测试过程中需配备参比样，对于物料热稳定性筛选一般采用动态线性扫描模式。
测试过程中炉腔、参比、样品的温度变化曲线如图2。
图 2：D SC动态升温过程中三个温度变化
（Tc为D SC炉腔温度，Tr为参比温度，Ts为样品温度）众多精细化工企业选用DSC初衷是研究晶型、测比热容等物性数据。
那么采用DSC进行热稳定性筛选会遇到哪些问题？
常见问题答疑
Q:
热稳定性筛选测试可选用开口型坩埚（如：铝坩埚）吗？
A:
热稳定性筛选应选用耐压密闭坩埚。
因为物料高温分解会产生小分子，造成体系气相压力显著上升，因而必须选用密闭耐高压坩埚。
这类坩埚有以下优点：
•
避免由于挥发物挥发或形成气体而导致吸热效应，这类假象可能掩盖同温度段的放热行为，从而导致错误判断（图 3）；
•
•
避免物料测试过程中损失，以保证完整辨识物料热行为（测试温度区间内）；
•
•
避免因压力效应导致坩埚破裂飞溅，造成设备损坏和人员受伤。
•
图 3：同一样品选用开口铝坩埚和闭口高压坩埚D SC测试图谱
Q:
DSC测试可选择哪些材质密闭坩埚？
A:
DSC一般采用体积为25ul或40ul坩埚，装样量在1-10mg范围内。
如过氧化物、芳香烃类易受金属催化作用，在此类坩埚中，如存在催化效应，则催化效应会被放大，因为坩埚内物料接触面积比工业级别搅拌釜大2-3个数量级，如图4所示。
因此选择坩埚时，需对所测物料进行兼容性评估。
图 4：同一样品采用不同材质密闭坩埚D SC测试谱图
Q:
DSC样品准备需注意哪些问题？
A:
DSC作为一种快筛工具被广泛用于热稳定性分析中，但有时会发现样品测试重现性不好。
此时应考虑两个问题：样品有无代表性？测试环境是否一致？
由于DSC坩埚体积较小，装样量在10mg以内，这可能导致无法准备具有代表性
的样品，尤其针对非均相、多组分混合物，如悬浊液。
此时采取以下几种方法会
有所帮助：
•
使用超声分散，然后快速取样至坩埚内
•
•
将不同相态分开，然后依据相应质量比进行取样至坩埚内混合
•
•
对反应中已分离相态进行分析
•
有时需分析物料对水分或氧气敏感程度，如图5所示。
应考虑实际生产气氛和
可能导致保护气氛失效可能性，如精馏体系破真空的可能性，此时应结合工艺危
害分析进行评估，因此样品制备环境需考虑。
图 5:密闭坩埚内不同气氛（空气、氩气）对物料热稳定性影响（D SC谱图）Q:
DSC测试谱图显示物料分解放热量很低或基本无放热，此时是否需要考虑物料热失控分解风险？
A:
DSC仅能获取物料分解的能量数据，不能获取压力信息，因此DSC测试显示的微放热或无放热体系，应进一步采用其他类型快筛量热工具进行识别，如Carius tube（图6）、C80等。
图 6: DEKRA UK生产的Ca rius tube设备
通过DSC、Carius tube或C80等热稳定性筛选方式得到的物料起始分解温度T onset 或扣除安全余量的T D24是否能直接用于定义使用物料的最大安全操作温度呢？回答这个问题前，应思考这么一个问题：不同量热设备得到的T onset一样吗？为什么不一样？
物料起始分解放热温度T onset与量热设备检测灵敏度有关（如表1所示），它是扣除噪音后偏离检出基线的起始温度。
因T onset不同，可能导致到达最大温升速率所对应的时间TMR不同。
因此，采用哪个T onset去定义TMR则显得尤为关键。
表 1：不同量热设备典型温度检测范围和检测灵敏度
导则明确指出，失控反应体系的最坏情形为绝热条件，典型的精细化工生产（间歇、半间歇模式）状态为准绝热，因此TMR ad获取尤为重要。
一般TMR ad可由绝热量热测试直接得到，或采取合适的动力学模型进行计算得到。
绝热量热仪原理主要为避免热损失到环境中，产生的热量完全用于加热反应体系，热平衡如公式2所示。
一般采用以下两种方式保证q ex 为零：
•
被动式绝热，采用热绝缘材料，如绝热杜瓦瓶Dewar flask
•
•
主动式绝热，采用温度补偿，保证无温度梯度差，如绝热加速度量热仪ARC
•
DEKRA UK 生产绝热杜瓦设备
THT 商业化绝热加速度量热仪
Q:
ARC样品池类型如何选择？
A:
为适应不同的测试物料，绝热量热设备设计多种材质样品池，如316不锈钢、钛合金、哈氏合金、玻璃等材质。
在选择样品池时需满足以下要求：
•
所测物料与样品池材质兼容：对多组分混合物，应核实各组分与样品池材质兼容性，如羟胺与金属之间催化作用，如图9。
可通过文献查阅或试验，建立常见物料兼容性表。
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图 9：羟胺盐酸盐在A RC哈氏合金测试池放热曲线
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能耐测试温度范围内物料最大压力：不同材质样品池在高温段，其屈服拉伸强度会有明显变化，如图 10所示，高温段钛合金明显变脆，则对于产气多或压力高的物料体系，应选择哈氏合金、316不锈钢等材质的样品池。
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图 10：不同材质A RC测试池屈服强度与温度变化曲线
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测试体系phi值尽可能低：因不同样品池自身质量不同，在符合以上两个要求后，应尽可能选用质量小的样品池。
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Q:
ARC曲线上如何获取T D24？
A:
现有ARC设备均配备动力学处理软件，可从测试谱图上获得TMR ad与1/T关系，然后进行零级动力学模拟，以获得T D24和不同温度对应的TMR ad。
值得注意的是，零级动力学模拟时忽略了物料浓度消耗的影响，仅考虑温度指数性作用，为较保守评估方式。
但ARC测试曲线上会经常出现目标反应后料液未反应完物料继续反应放热，如此时用此段放热进行反应后料液T D24模拟，则可能导致工艺危险度等级过高，甚至到4、5级；此时需核实以下几点：
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测试物料是否为实际生产后料液，或RC1反应后料液（与实际生产组分一致）
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目标反应冷却失效/其他失效情况下，反应体系所能达到的最大合成温度MTSR 与二次分解放热起始温度T onset对比
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