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热分析动力学综述 摘要：综述了热分析的发展过程和研究现状，以及热分析动力学处理数据的方法的研究进展。 关键词：热分析；热分析动力学；数据处理方法 1.热分析的发展过程和研究现状 1.1热分析简介 热分析是一种很重要的分析方法，通常在毛细管中测定有机化合物的熔点和在坩埚中测定物质的冷却曲线都属于热分析方法。随着科学技术的发展，这些简单的热分析方法目前已逐步被现代精密的热分析仪——热台显微镜和差热分析仪所取代。近年来，热分析不仅涉及的内容范围宽，而且在科学技术领域中的应用甚为广泛。 热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度关系的一种技术。在加热或冷却的过程中，随着物质的结构，相态和化学性质的变化都会伴有相应的物理性质的变化。这些物理性质包括质量，温度，尺寸和声，光，热，力，电，磁等性质。例如在热台显微镜下测定有机化合物的熔点，就是在程序升温条件下，观察粉末状有机化合物转变为液体时所产生的光学性质的变化。 1.2热分析方法 热分析方法是关于物质物理性质依赖于温度变化而进行测量的一项技术，是一类多学科通用的分析测试技术，其仪器种类繁多，应用范围极广。目前的热分析方法共分为九类十七种：测质量的有热重法（TG），等压质量变化测定，迤出气检法（EGD），迤出气分析（EGA），放热热分析，热微粒分析；测温度的有升温曲线测定，差热分析（DTA），测热量的有差示扫描量热法（DSC）；测尺寸的有热膨胀法；测力学特性的有热机械分析（TMA），动态热机械法（DMA）；测声学特性的有热发声法，热传声法；测光学特性的有热光学法；测电学特性的有热电学法；测磁学特性的有热磁学法。在这些分析技术中，其中热重法，差热分析和差示扫描量热法应用最为广泛。 热分析所测定的热力学参数主要是热焓的变化。根据热力学的基本原理，我们知道物质的焓，熵和自由能都是物质的一种特性，他们之间的关系可由Gibbs-Helmholtz方程式表达。 由于在给定温度下每个体系总是趋向于达到自由能最小状态，所以当逐渐加热式样时它可转变成更稳定的晶体结构或具有更低自由能的另一种状态。伴随着这种转变产生热焓的变化。这就是差热扫描量热法和差热分析的基础。热重法是基于测定质量的变化之上研发的。 1.3热分析研究内容及应用 热分析主要用于研究物理变化（晶型转变，熔融，升华和吸附等）和化学变化（脱水，分解，氧化和还原等）。热分析不仅提供热力学参数，而且还可以给出有一定参考价值的动力学数据。因此热分析在材料研究和选择上，在热力学和动力学的理论和研究上都是很重要的分析手段。 随着新的学科和材料工业的不断发展，热分析所研究的物质由无机物（金属，矿物，陶瓷材料等）逐步扩展到有机物，高聚物，药物，络合物，液晶生物高分子等等。目前热分析已广泛应用于化学，化工，冶金，地质，陶瓷，建材，生物化学，药物，地球化学，航天，石油，煤炭，环保，考古和食品等领域中。热分析的应用类型大致有下列几方面：（1）成分分析：无机物，有机物，药物和高聚物的鉴别和分析以及它们的相图研究。（2）稳定性的测定：物质的热稳定性，抗氧化性能的测定等。（3）化学反应的研究：固体物质和气体反应的研究，催化剂性能的测定，反应动力学的研究，反应热的测定，相变和结晶过程的研究。（4）材料质量的测定：纯度的测定，固体脂肪指数的测定，高聚物的质量检验，物质的玻璃化转变和居里点，材料的使用寿命等的测定。（5）材料力学特性的测定：抗冲击性能，粘弹性，弹性模量，损耗模数和剪切模量等的测定。（6）环境监测：研究蒸气压，沸点，易燃性和易爆物的安全储存条件等。 在应用热分析时，不仅要了解热分析技术的使用情况，而且还应该了解各种热分析技术的用处和局限性。值得注意的是，在某些情况下仅用一种热分析技术并不能对所研究的体系给出足够的数据，这时往往需要用其他的分析方法（包括其他的热分析技术）加以补充，例如DTA或DSC通常要用TG来补充。如果涉及有气体的产生，热分析技术最好和质谱，气相色谱联用。热分析和其他分析方法的联用技术对研究反应机理和确证实验结果是极为重要的。因为这些联用技术可对从热分析系统中迤出的气体进行连续或间歇的分析。 近年来，热分析对高聚物，络合物，生物化学和动力学方面的研究有着较快的发展。 1.4热分析中的单位及仪器构成 热分析中的国际计量单位，目前，热分析中习惯使用的许多计量单位与国际单位不一致，例如在热重法中，虽然在重量上都采用mg为测量单位，但是在有的记录纸上却以英寸来标度。在差示扫描量热法中采用的单位为mcal，不是mJ，等等，因此，在热分析中的计量单位也由以国际单位制加以统一。 在热分析中所遇到的主要国际单位有：长度（m），质量（kg），时间（s），热力学温度（K），温度（c）