康順吉

摘? 要：文章討論了熱分析動(dòng)力學(xué)的基本理論和在不同專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，熱分析技術(shù)和熱分析動(dòng)力學(xué)方法在化工、材料、醫(yī)藥、生物及熱力學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和研究，為科研工作提供了一條行之有效的途徑和技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞：熱分析;熱分析動(dòng)力學(xué);應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：O657.99? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）16-0157-02

Abstract： In this paper， the basic theory of thermal analysis kinetics and its application in different professional fields are discussed. Thermal analysis technology and thermal analysis kinetics methods have been widely used and studied in chemical industry， materials， medicine， biology， thermodynamics and other related fields. It provides an effective way and technical means for scientific research.

Keywords： thermal analysis; thermal analysis kinetics; application study

引言

國(guó)際熱分析協(xié)會(huì)定義熱分析是在程序控制溫度下測(cè)量物質(zhì)的物理性質(zhì)與溫度關(guān)系的一類技術(shù)。根據(jù)熱分析測(cè)定的物理量不同，熱分析技術(shù)可分為熱重法、差熱分析、差示掃描量熱法及熱機(jī)械分析。

熱分析方法具有快速、簡(jiǎn)便、精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)而受到眾多學(xué)科領(lǐng)域研究工作者的青睞。熱分析動(dòng)力學(xué)是一種專門應(yīng)用熱分析技術(shù)研究物質(zhì)在程序升溫過程中的物理變化或化學(xué)反應(yīng)過程的一種方法，通過熱分析動(dòng)力學(xué)可求取過程的“動(dòng)力學(xué)三因子”。因此熱分析動(dòng)力學(xué)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)研究領(lǐng)域的研究[1，2]。

1 熱分析動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)

1.1 動(dòng)力學(xué)參數(shù)

（3）多重掃描速率的非等溫法

與單個(gè)掃描速率的非等溫法不同的是，多重掃描速率的非等溫法將不同升溫速率下獲取的多條TA曲線進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。該方法可以在無需動(dòng)力學(xué)機(jī)理函數(shù)的條件下獲得較為可靠的活化能，該方法可以有效避免選擇機(jī)理函數(shù)引起的誤差。由于可用來對(duì)單個(gè)掃描速率法的結(jié)果如活化能進(jìn)行檢驗(yàn)，通常將兩種方法結(jié)合進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。

2 熱分析動(dòng)力學(xué)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用

熱分析動(dòng)力學(xué)技術(shù)能廣泛應(yīng)用在材料、醫(yī)藥、石油、冶金、生物等各個(gè)領(lǐng)域，是各領(lǐng)域的研究反應(yīng)機(jī)理、熱分解、脫水、結(jié)晶、熔融、玻璃化轉(zhuǎn)變等相變過程、聚合等方面的重要技術(shù)手段。熱分析動(dòng)力學(xué)的研究結(jié)果還可以作為工業(yè)生產(chǎn)中最佳工藝條件評(píng)定的重要指標(biāo)。

2.1 材料領(lǐng)域

熱分析方法在材料領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，很多學(xué)者在無機(jī)、高分子、納米材料等領(lǐng)域都開展了熱分析動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)材料合成、分解、反應(yīng)速率等動(dòng)力學(xué)方面的研究。

李麗清[3]該法對(duì)二水草酸鎳脫水反應(yīng)的熱分析動(dòng)力學(xué)三因子進(jìn)行了研究，結(jié)果該方法穩(wěn)定可靠，重現(xiàn)性好。閔凡飛[4]等總結(jié)了煤的燃燒、熱解以及氣化熱分析動(dòng)力學(xué)研究，并提出該方法在煤燃燒領(lǐng)域的改進(jìn)及新技術(shù)。陽富強(qiáng)等[9]對(duì)采用熱分析動(dòng)力學(xué)方法分別求解FeS-FeS2組合物的表觀活化能。

2.2 含能材料領(lǐng)域

熱分析動(dòng)力學(xué)在含能材料領(lǐng)域主要應(yīng)用于對(duì)材料的熱穩(wěn)定性和相容性的進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，動(dòng)力學(xué)參數(shù)的確定，熱分解的動(dòng)力學(xué)和機(jī)理等方面。

Sun等[5]采用熱分析技術(shù)研究了無機(jī)酸對(duì)硝酸銨分解的影響，研究表明無機(jī)酸加速了硝酸銨的分解。收集動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)并計(jì)算確定動(dòng)力學(xué)模型。劉芮等[6]熱重分析方法和差示掃描量熱法研究了HMX和CL-20的熱分解過程，得到了加熱過程的相關(guān)特征參數(shù)。

2.3 生物醫(yī)藥領(lǐng)域

近些年，熱分析動(dòng)力學(xué)在生物醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛。Muar等[7]采用差示掃描量熱法（DSC）研究了失水picotamide與酒石酸、抗壞血酸在化學(xué)上相容性。研究結(jié)果表明熱分析技術(shù)對(duì)于藥物前期配方設(shè)計(jì)非常有效，同時(shí)也受對(duì)固體藥物熱穩(wěn)定性研究的的重要方法。何美菁[8]采用模式函數(shù)法中的單個(gè)掃描速率的不定溫法推斷大黃、地榆、牡丹皮3味中藥炒炭過程中熱解反應(yīng)的機(jī)理函數(shù)。

2.4 熱力學(xué)領(lǐng)域

熱分析方法還是測(cè)定過程焓值、比熱容和相變溫度等基礎(chǔ)熱力學(xué)數(shù)據(jù)的有效手段，也可以應(yīng)用相變動(dòng)力學(xué)理論、干燥模型等方面的研究。王寶和等[9]采用相變動(dòng)力學(xué)理論、熱分析動(dòng)力學(xué)理論及薄層干燥模型進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹和比較，并且探討了相變動(dòng)力學(xué)理論及熱分析動(dòng)力學(xué)理論在干燥動(dòng)力學(xué)研究中應(yīng)用的可行性。Dollimore等[10]采用熱分析法測(cè)定了多種藥物、香水的蒸汽壓數(shù)據(jù)，從而進(jìn)一步計(jì)算獲得動(dòng)力學(xué)參數(shù)。Focke[11]通過熱分析方法提出并建立了真空蒸發(fā)條件下修訂的嚴(yán)格Langmiur方程。

3 結(jié)束語

熱分析動(dòng)力學(xué)在化工、材料、醫(yī)藥、生物、熱力學(xué)等研究領(lǐng)域均有貢獻(xiàn)，作為一種精確度高、簡(jiǎn)單易行的技術(shù)手段，該技術(shù)也在不斷地發(fā)展也為該技術(shù)的應(yīng)用提供更好的條件保障。

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