高固含量推进剂的热分解特性研究(3)
2 热分析理论基础及分析方法
2.1 热分析定义
热分析是通过程序对温度的精准控制的基础上，检测物质的物理特性与温度或时间之间关系的一门技术[25]。程序控制温度既在程序的控制下按一定的规律对温度进行控制，有规律的升温或有规律的降温，通常情况升温规律都是呈线性的。在温度变化的过程中，物理性质会随着温度的升高或降低而发生物质结构、相态和化学性质的变化。例如质量、尺寸和声、光、热、力、等等的物理性质，因此，热分析技术所涉及的范围及其广泛。热分析技术的方法有很多种，其中也有很多常用的方法，例如热重法TG，差式扫描量热法DSC和差热分析法DTA。
热分析技术是检测的是物质性质随温度或时间变化上的宏观表现。其中主要检测的是热力学函数ΔH，根据热力学基本原理可以得到焓、熵以及自由能之间的关系： 因为在给定的温度下每一个体系总是趋向于达到自由能最小的状态，因此当试样是温度逐渐升高的过程中它可能转变为另一更加稳定的结构或一种跟稳定的结构。焓的变化就发生在这种转变的过程中。转变的过程中就有了焓的变化。差示扫描量热法（DSC）和差热分析（DTA）就是在这样的基础发展出了的。在热焓变化的过程中，质量也有可能会因为脱水、分解和升华等发生一定的变化。热重法（TGA）测量样品重量变化（增加、减少），测量质量变化的台阶，就是测定质量与温度之间的关系。热分析技术是一门多学科的通用技术，在科研、生产和产品开发等等各个领域都获得了应用。热分析技术已经成为了一个非常重要的分析工具，是热分析必不可缺的。
2.2 常见热分析技术
2.2.1 差式扫描量热分析法（DSC）
差示扫描量热法（DSC）通过程序对温度的准确控制下，测量试样和参比物的能量差与温度或时间关系的一种技术[26]。DSC是在差热分析的基础上发展起来的，又分为两种类型，一种是功率补偿型，另外一种是热流型，前者测量的是试样与参比的功率差，后者测量的是温度差，其中功率补偿型是改变试样和参比物各自独立的功率使得它们的温度始终一致。DSC能够精确的测量能量差与温度或时间的关系，灵敏度和分辨率较高等等优点，DSC的升温模式又分为线性和等温模式，线性模式较为常用，可以快速得到样品的一些基本信息，如分解温度和放热量等。由该类型量热仪得到的曲线称DSC热流曲线。选择合适的动力学方程式或采用AKTS软件可对DSC数据进行快速处理，得到相应的动力学参数。
2.2.2 绝热法（ARC）
绝热法使用最普遍的有加速量热仪（ARC）。美国Dow化学公司在上世纪70年代时候用于评价化学品的安全性而开发了新型绝热量热仪，即ARC。绝热量热仪的不同点在于始终保持试样在绝热环境中，反应过程中所测得的数据包括时间、压力、温度等。ARC有很多优点，例如灵敏度高、测试数据多、所测样品量大等并且能够精确的测得在绝热环境下的初始分解温度同时描绘温度和压力随时间的关系曲线，盛样容器还有抗高压是性能，综合以上优点绝热法不仅为动力学研究提供了有利的数据而且具有耐高压的性能，所以被联合国强烈推荐的检测化学品危险性的仪器。
2.3 热分析动力学及分析方法
2.3.1 热分析动力学理论基础
在假设物质反应过程中仅仅取决于两个相互独立的参数转化率α和温度T基础之上，非均相反应和不定温的动力学方程可以表示为下列形式
（2.1）