《高放废液玻璃固化体 第2部分：热性能分析方法》编制说明

《高放废液玻璃固化体第2部分：热性能分

析方法》

编制说明

（征求意见稿）

中国国检测试控股集团股份有限公司

2023年12月

1.工作简况

1.1任务来源

根据“关于下达2022年第六批协会标准制修订计划的通知”（中建材联标

发[2022]44号），由中国建筑材料科学研究总院有限公司和中国国检测试控股

集团股份有限公司承担团体标准《高放废液玻璃固化体第2部分：热性能分析

方法》（计划号：2022-50-xbjh）的编制工作。

1.2简要工作过程

本标准制定严格按GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编

写规则》，GB/T1.2《标准化工作导则第2部分:标准中规范性技术要素内容的确

定方法》要求进行。

1.2.1成立标准编制组

2022年6月，成立了标准编制组，本标准归口单位为中国建筑材料联合会，

编制组共有4家单位。由中国建筑材料科学研究总院有限公司作为主编单位负责

提供玻璃固化体制品样品和技术支持，中国国检测试控股集团股份有限公司负责

标准的调研、新方法的开发、方法验证等系列工作的开展，耐驰商贸科学仪器（上

海）有限公司、梅特勒（中国）科学仪器有限公司等仪器生产企业负责提供仪器

测试的技术指导和方法的验证工作。

1.2.2标准及文献调研

2022年7月~8月，标准编制组开展了调研与学习，在以解决核行业中EJ

1186-2005《放射性废物体和废物包的特性鉴定》标准规定的玻璃固化体在使用

差热分析法测试热性能指标为首要目标的基础上，收集了国内外现有的有关玻璃

固化体及通用材料热性能指标的检测方法及相关标准，在此基础上形成了开题报

1

告和标准编制方案。组织召开了第一次标准研讨会暨开题论证会，邀请了行业内

的知名专家参加了此次会议。

1.2.3方法建立

2022年9月～2023年4月，标准编制组对玻璃固化体特征温度的三个指标

的测试方法进行调研，引用了现有国标GB/T7962.16热膨胀法测试转化温度，

参考了ASTMC829、ASTMC1720中关于梯度炉法测试内容建立玻璃析晶温度

和液相温度的测试方法。提出了差热分析法/差示扫描量热法（简称差热法）测

试玻璃转化温度、析晶温度和液相温度的具体方法。在方法建立过程中，标准编

制组先后召开了六次分析方法讨论会，最终确定了高放废液玻璃固化体热性能的

分析方法并形成标准草案。

1.2.4方法验证

2023年5月～7月，标准编制组组织了三家实验室进行方法验证，于2023

年7月收回了全部的验证报告，并对相关检测数据进行分析处理。

2023年8月召开第二次标准编制工作会议，总结交流了调研情况、验证试

验情况，并对标准草案和编制说明初稿进行了全面讨论。

2023年9月，根据专家提出的意见和建议，标准编制组对标准中可能存在

的影响因素进行了进一步的验证。

1.2.5征求意见稿编制

2023年10月～2023年12月，标准编制组进一步修改了标准讨论稿和编制

说明，形成了最终的《高放废液玻璃固化体第2部分：热性能分析方法》（征求

意见稿）以及编制说明。

1.3主要参加单位和工作组成员及其所做的工作

本标准的主要参编单位及其分工如下：

2

（1）中国建筑材料科学研究总院有限公司：为本标准提供技术支持，负责

标准相关文献及验证试验样品的搜集与分发，并对实验结果进行分析。

（2）中国国检测试控股集团股份有限公司：主要负责标准立项、标准讨论

会组织及筹备、征求意见汇总、标准正文的编写及修改等。

（3）耐驰商贸科学仪器（上海）有限公司、梅特勒（中国）科学仪器有限

公司：主要负责提供仪器测试的技术指导和方法的验证工作。

2.标准编制原则和主要内容的说明

2.1标准编制原则

先进性：方法补充了目前建材及核行业领域高放废液玻璃固化体热性能指标

中差热分析法的缺失。

操作性：方法符合我国目前检测设备仪器和试剂、材料的供应条件。

适用性：方法测试过程可操作性强，能被国内分析实验室所使用并达到所规

定的要求，具有普遍适用性，易于推广使用。

2.2标准制订的背景及技术路线

2.2.1标准制定的背景

由于玻璃具有近程有序、远程无序的网络结构，能使元素周期表中的大部分

核素进入玻璃的网络中，对核素具有广泛的包容性。在玻璃固化体中，由于玻璃

介于稳态和非稳态之间，属于亚稳态物质，在一定的温度条件下会发生析晶或反

玻璃化现象，使固化体的性能发生变化。用于包容高放废液的玻璃固化体需要在

深埋处置后保持足够的热力学稳定，然而其在长期深地质处置过程中部分放射性

核素释放出衰变热会影响其长期的热稳定性和化学稳定性。

高温玻璃熔炉在进行高放废液与玻璃固化体熔体混合固化过程中，为保证熔

炉设备可长期稳定的持续工作，核行业对玻璃固化体类固化材料产品的热力学稳

定性做出了一定要求，对于熔炉出料口低于液相温度的附近要求不产生大量析晶

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导致堵出料口情况的发生；同时为减少能源损耗，将高温熔炉的长期工作温度控

制在1100℃左右，以稳定化料至均相状态等。基于此，核行业标准《EJ1186-2005

放射性废物体和废物包的特性鉴定》中明确要求玻璃固化体的转化温度要达到

500～550℃，液相温度＜950℃，析晶温度要达到700～750℃，以有效表征玻璃

固化体的热力学稳定性，并规定此三项指标均使用差热分析法进行测试。

目前国外对于利用玻璃固化体处理高放废液的技术已较为成熟。主要采用

ASTMC829-81StandardPracticesforMeasurementofLiquidusTemperatureof

GlassbytheGradientFurnaceMethod（用梯度炉法测量玻璃的液相温度的标准规

程）用以评价固化体的液相温度，同时采用ASTME2602-09StandardTestMethods

fortheassignmentoftheGlassTransitionTemperaturebyModulatedTemperature

DifferentialScanningCalorimertry（用DSC法测量玻璃转变温度的标准方法）评

价固化体的玻璃转变温度，采用ASTME794-2006StandardTestMethodfor

MeltingAndCrystallizationTemperaturesByThermalAnalysis（用热分析法测定熔

化温度和析晶温度的标准试验方法）以评价固化体的析晶温度。但对于利用差热

分析法评价固化体的液相温度的内容尚为空白。我国在表征材料的转变温度、析

晶温度、熔融温度上同样有完备的测试标准，针对塑料制品的转化温度有GB/T

19466.2-2004、针对塑料制品的熔融及结晶温度有GB/T19466.3-2004等成熟的标

准方法，但对于利用差热分析法完整评价固化体的热性能仍缺失合适的标准方法。

我国能源在转型核能过程中，高放射性废液固化妥善处理这一课题已成为热

点。其中，国产化固化体工艺及废液固化熔炉加工制造已是迫在眉睫的攻关内容

之一。为了助力玻璃固化体产品的工业化生产工艺质量监测，评价高放废液玻璃

固化体的热力学稳定性等问题，同时填补玻璃固化体产品相关指标的测试标准化

的空白，有必要整合并制定专门的《高放废液玻璃固化体第2部分：热性能分

析方法》。

本标准中，将对梯度炉法测试玻璃固化体的液相温度和差热分析法测试玻璃

固化体的转变温度、析晶温度、液相温度等三项指标的方法原理、测试装置、测

试条件、试样制备、测试步骤、结果计算、实验报告等进行规定。本标准的建立

将有效指导我国玻璃固化体产品的生产工艺及快速准确评价玻璃固化体热力学

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特征，标准体系的建立在与国际接轨具有重要意义。

2.2.2技术路线

本标准按下述技术路线图1进行。

图1技术路线图

2.3标准的技术内容

2.3.1检验项目的设置

为满足核行业对玻璃固化体产品热性能参数的要求，编制组设置了转化温度、

析晶温度、液相温度等三项特征热力学特征参数。

2.3.2主要技术内容的说明

现行国标GB/T7962.16中描述有转化温度的标准测试方法，这在玻璃行业

已属于成熟有效的评价玻璃的转化温度的方法，标准编制组引用该标准内容作为

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玻璃固化体玻璃转化温度参数的测试方法之一。目前国内外对玻璃固化体液相温

度的评估方法主要参照美国材料测试协会规定的ASTMC829-81Standard

PracticesforMeasurementofLiquidusTemperatureofGlassbytheGradientFurnace

Method（用梯度炉法测量玻璃的液相温度的标准规程）和ASTMC1720-21

StandardTestMethodsforDeterminingLiquidusTemperatureofWasteGlassesand

SimulatedWasteGlasses(高放废液和模拟高放废液玻璃固化体液相温度的测定方

法)，两个标准的测试方法概述如表1所示，标准编制组参考了方法中评估玻璃

固化体液相温度的内容，提出了梯度炉法测试玻璃固化体析晶温度和液相温度，

并作为析晶温度和液相温度的仲裁测试方法。

表1液相温度测试方法情况概述表

标准方法方法概述特点

样品装入样品舟上，放置在

样品量大，操作复杂，

线性温度梯度的梯度炉中保

保温耗时长，可观测到

温一段时间。利用光学显微

样品在温度轴下的析晶

镜等方式观测舟内析晶情

ASTMC829-81全貌。但测量精度相较

梯度炉法（GT）况，标记样品舟内析晶区域

（2022）UT法和CF法偏低，往

与未析晶区域的边界位置，

往用于1000℃以下液相

通过温度和距离的函数关

温度测试，且样品波动

系，计算该位置的温度以获

较小的情况下使用。

得液相温度。

类似于ASTMC829-81

（2022），除光学显微镜观

梯度炉法（GT）/

测外，增加了扫描电镜观测

ASTM

析晶现象的方式。

C1720-21

样品装入测试坩埚中，分别操作复杂，多组实验。

均温炉法（UT）放置在不同温度点的恒温炉根据设置温度点的选

中保温一段时间，对完成热择，保温耗时设置为

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处理后的样品进行端面切割24h、48h、72h甚至更

并抛光，观测方式类似于GT高。测量精度较GT法更

法，液相温度被确定在样品高，可应用于1600℃高

中含有晶体相温度点Tc和样液相温度的测量。

品中不含有晶体的最低温度

点Ta之间。

技术水平高，在复杂操

利用XRD计算样品在不同温

作的基础上，需对样品

度热处理下的晶体质量或体

的析晶行为有一定了

积分数，热处理方式同CF法，

解。当出现多组析晶相

晶体外推法（CF）通过建立析晶率和温度的线

时可直观表述析晶情

性关系，外推出析晶率为0%

况，具备分析每段析晶

时所对应的温度即为液相温

情况对应的液相温度能

度。

力（仅此方法）。

同时借鉴GB/T19466.2-2004、GB/T19466.3-2004中关于塑料制品的熔融、

结晶、玻璃化转变等热力学测试方法内容，充分考虑对材料测试过程中的样品制

备状态、样品称样量、设备升温条件等因素会对量热行为带来影响。对差热分析

法（DTA）和差示扫描量热法（DSC）测试玻璃固化体热性能参数制订时，充分

考量上述几类变量通过实验确定合适的测试条件后，建立DTA/DSC法测试玻璃

固化体的转化温度、析晶温度、液相温度的具体方法，并对其准确度、精密度、

重复性等进行验证。最后给出了梯度炉法测试玻璃固化体特征温度和差热分析法

测试玻璃固化体特征温度的相关性说明。

3.主要验证试验情况分析

3.1转化温度的测试-----热膨胀仪法

编制组直接引用GB/T7962.16的内容进行玻璃固化体转化温度的测试。

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3.2析晶温度及液相温度的测试------梯度炉法

编制组参考了ASTMC829-81（2022）中梯度炉法的内容进行玻璃固化体液

相温度测试，在内容方面细化了玻璃固化体梯度炉法析晶强弱现象相对应的前处

理流程，并同理参考液相温度测试原理增加了析晶温度测试指标。

3.3转化温度、析晶温度和液相温度的测试------差热分析法/差示扫描量热法

编制组以梯度炉法析晶温度和液相温度作为定值基础的情况下，提出了差热

分析法/差示扫描量热法转化温度、析晶温度和液相温度的测试。下面介绍关于

量热法测试条件的考察、温度校正曲线的建立和方法的验证情况。

（1）DTA/DSC法转化温度、析晶温度和液相温度测试条件的考察

选取模拟1#、2#样品分别改变DTA/DSC设备测试条件中的样品粒径、称样

量、升温速率等参数对转化温度、析晶温度和液相温度的影响进行考量，具体考

察内容见附录A。

经考察编制组确定了合适的DTA和DSC设备测试用条件各一组：

1）DTA法:

试验前，将未使用过的新坩埚进行热处理，将新的氧化铝坩埚送入1000℃

的马弗炉中灼烧2h，取出降至常温后使用。试样放入样品皿内；将玻璃固化体

制品破碎，研磨至＞200目，获得的颗粒形态的试样后不再进行磨细处理同时保

证不被污染。选择容积适当的样品皿，并且保证其清洁。用两个相同的样品皿，

一个作试样皿，另一个作参比皿(可用空样品皿或不空的样品皿)。称取30mg左

右的试样放在样品皿内。把样品皿放入仪器内；用镊子或其他合适的工具将样品

皿放人样品支持器中，确保试样和皿之间、皿和支持器之间接触良好。盖上样品

支持器的盖。

在开始升温操作前，使用设备连接的氮气吹扫气清洁设备5min。以30℃/min

的速率开始升温，加热至1100℃保证试样完全液化。终止温度扫描，待炉体温度

降至室温后取出样品，终止测试。

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2）DSC法：

试验前，将未使用过的新坩埚进行热处理，将新的氧化铝坩埚送入1000℃

的马弗炉中灼烧2h，取出降至常温后使用。试样放入样品皿内；将玻璃固化体

制品破碎，研磨至＞200目，获得的颗粒形态的试样后不再进行磨细处理同时保

证不被污染。选择容积适当的样品皿，并且保证其清洁。用两个相同的样品皿，

一个作试样皿，另一个作参比皿(可用空样品皿或不空的样品皿)。称取15mg左

右的试样放在样品皿内。把样品皿放入仪器内；用镊子或其他合适的工具将样品

皿放人样品支持器中，确保试样和皿之间、皿和支持器之间接触良好。盖上样品

支持器的盖。

在开始升温操作前，使用设备连接的氮气吹扫气清洁设备5min。以40℃/min

的速率开始升温，加热至1100℃保证试样完全液化。终止温度扫描，待炉体温度

降至室温后取出样品，终止测试。

（2）温度校准曲线的建立

A)DTA法析晶温度、液相温度校准曲线的建立

筛选6个析晶温度分布在550℃~750℃之间的玻璃固化体，按照上述DTA

方法对各样品的外推析晶起始温度与梯度炉法析晶温度对比制表并绘制温度校

准曲线，结果见下表：

表2外推外推析晶起始温度与梯度炉法析晶温度对比表

序号DTA外推外推析晶起始温度/℃梯度炉析晶温度/℃

校准1#609.3627.4

校准2#611.6631.7

校准3#618.8644.6

校准4#619.4646.3

校准5#623.2650.9

校准6#632.1665.1

9

拟合曲线Y=1.6498X-377.03，R²=0.9958

绘制的温度校准曲线如下所示：

图2DTA析晶温度校准曲线

通过拟合发现温度校准曲线的线性相关系数较好，满足用于DTA析晶温度

的计算的需求。

筛选6个液相温度分布在750℃~950℃之间的玻璃固化体，按照上述DTA

方法对各样品的外推析晶终止温度与梯度炉法液相温度对比制表并绘制温度校

准曲线，结果见下表：

表3外推外推析晶终止温度与梯度炉法液相温度对比表

序号DTA外推外推析晶终止温度/℃梯度炉液相线温度/℃

校准1#769.0794.8

校准2#779.6805.7

校准3#816.0837.4

校准4#822.9849.9

10

校准5#839.6859.0

校准6#881.0910.0

拟合曲线Y=1.0082X+18.03，R2=0.992

绘制的温度校准曲线如下所示：

图3DTA液相温度校准曲线

通过拟合发现温度校准曲线的线性相关系数较好，满足用于DTA液相温度

的计算的需求。

B)DSC法析晶温度、液相温度校准曲线的建立

筛选6个液相温度分布在750℃~950℃之间的玻璃固化体，按照上述DSC

方法对各样品的外推析晶终止温度与梯度炉法液相温度对比制表并绘制温度校

准曲线，结果见下表：

表4外推析晶起始温度与梯度炉法析晶温度对比表

序号DSC外推外推析晶起始温度/℃梯度炉析晶温度/℃

校准A#631.7627.4

11

校准B#633.5631.7

校准C#642.1644.6

校准D#642.5646.3

校准E#645.9650.9

校准F#647.4665.1

拟合曲线Y=1.6803X-433.61，R²=0.9953

图4DSC析晶温度校准曲线

通过拟合发现温度校准曲线的线性相关系数较好，满足用于DSC液相温度

的计算的需求。

筛选5个液相温度分布在750℃~950℃之间的玻璃固化体，按照上述DSC

方法对各样品的外推析晶终止温度与梯度炉法液相温度对比制表并绘制温度校

准曲线，结果见下表：

表5外推析晶终止温度与梯度炉法液相温度对比表

序号DSC外推析晶终止温度/℃梯度炉液相线温度/℃

校准A#798.6805.7

12

校准B#853.6846.3

校准C#865.1859.0

校准D#873.0864.1

校准E#918.7910.0

拟合曲线Y=0.865X+111.55，R²=0.9918

绘制的温度校准曲线如下所示：

图5DSC液相温度校准曲线

通过拟合发现温度校准曲线的线性相关系数较好，满足用于DSC液相温度

的计算的需求。

（3）DTA/DSC法测试转化温度、析晶温度和液相温度方法验证

编制组根据最终推荐的DTA/DSC法测试方法对其测玻璃固化体的转化温度

的精密度、重复性进行验证，根据上述使用确立的测试条件方法和建立的

DTA/DSC法析晶温度及液相校准曲线，对DTA/DSC法析晶温度及液相温度的

精密度、准确度进行方法验证。测试结论与验证报告见附录B。

3.4差热法测试析晶温度、液相温度与梯度炉法的相关性说明

13

本标准中提出差热分析法测试玻璃固化体液相温度在准确度上对标相关样

品的梯度炉法测试结果，所测结果显示量热曲线上出现析晶起始终止温度与梯度

炉法所测析晶温度、液相温度接近，具有高度相关性。从机理上来说，梯度炉法

评估析晶温度、液相温度表达为玻璃液化与初结晶相的边界，本质为玻璃的析晶

下限温度和析晶上限温度；差热分析法评估液相温度表达为量热曲线上放热行为

的起始与终止，即升温时玻璃外推析晶起始温度与终止温度。当升温速率提高时，

会促进玻璃发生析晶，从而提高了差热分析法测试析晶行为的灵敏度。因此在合

适的测试条件下，两测试方法具有高度相关性。在核行业高放废液玻璃固化处理

过程中，设备长时间处于保温1100℃的情况，从模拟环境测试和长时间保温后

评估液相温度等方面来看梯度炉法与这一情景条件更为接近。对此编制组特整合

该方法作为仲裁析晶温度和液相温度的测试方法，但对于工业化控制玻璃固化体

热性能质量等非长时间模拟测试需求的情况，差热分析法可快速大批量的质量控

制生产工艺以及评估固化体的热性能指标。

4.标准涉及专利的情况

本标准中未涉及到专利及其它知识产权问题。

5.推广应用论证和预期达到的经济效果

作为一个先进的测试方法，如果将其应用玻璃固化体产品的热性能评估上，

可以填补国内该产品测试空白，同时可以促进核行业能源转型升级，往更加环保、

更适宜消费者需求的方向发展。

（一）经济效益、社会效益、产业规模、推广应用、工程应用情况、预期

达到的经济、社会效益；

随着核能发电在中国的快速发展，建立一套标准完整的高放废液处理体系和

评价方法对保障全流程绿色安全尤为重要。本标准的实施将填补高放废液玻璃固

化体处理行业相关标准的空白，对指导行业处理工艺和提供准确高效的质量控制

起到推动作用。通过对核环保企业推广检测方法，解决了该行业相关指标无标准

检测方法的难题，为绿色安全处理高放废液保驾护航，长远的为社会绿色发展、

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人民的健康生活提供有力保障，从而带来不可估量的社会效益和经济效益。

（二）本标准指标的技术先进性以及本标准的发布对行业及社会发展的促进

作用，即与“宜业尚品造福人类”的相关性。

目前核行业标准EJ1186-2005《放射性废物体和废物包的特性鉴定》中规定

的玻璃固化体使用差热分析法测试转化温度、析晶温度、液相温度方法无具体操

作步骤和相关文件参考，处于难以执行的状态，而玻璃行业内关于玻璃转化温度

和液相温度均有非差热分析法的测试方法标准。为有效解决核行业内关于玻璃固

化体热性能指标无具体测试方法的问题，本标准整合行业内已有方法和建立具体

的差热法测试转化温度、析晶温度、液相温度，形成可用于评价玻璃固化体转化

温度、析晶温度、液相温度热性能指标的方法体系。此外已有的梯度炉法评价玻

璃固化体液相温度的实验周期长，在高放废液处理后的产品质量控制上难以满足

快速时效性的需求，本标准建立的差热法使用高升温速率的差热/量热设备可以

高效准确的评价产品的热性能指标。相比于传统的多方法评价这三个指标，本标

准可以在效率、覆盖面和准确度上超过传统测试方法。

本标准的实施将填补高放废液玻璃固化体行业热性能分析体系的空白，可以

促成我国核废液处理行业自主发展创新的动能。推动我国相关行业标准与国际先

进标准接轨。在国家推行绿色能源的背景下，履行国家承诺长期有效安全的处理

高放废液业务将会不断涌现，玻璃固化体处理核废液的体量巨大，该标准的执行

将为高放废液玻璃固化体生产的安全和质量保驾护航，为国家的健康发展提供了

有力支持。

6.采用国际标准和国外先进标准的情况

该项目标准未查询到相关国际标准，其中液相温度的测试国外标准ASTM

C829和ASTMC1720中均有描述。

本标准不是以国际标准和国外先进标准为基础起草的。本标准参考了ASTM

C829和ASTMC1720的内容作为液相温度的测试方法之一，在其测试方法基础

上提出测试析晶温度的方法。

15

因尚未有适用的可采标的国际标准，因此本标准采标。

7.与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标

准的协调性

经调研，目前国内外针对高放废液玻璃固化体转化温度、析晶温度、液相温

度测试的方法主要有EJ1186-2005、ASTMC829、ASTMC1720，非针对高放废

液玻璃固化体但可测试转化温度、析晶温度的方法主要有GB/T7962.16、ASTM

E794、ASTME2602等，这些标准从适用范围和解决测试的完整度上看均有一定

的局限性。本标准与以上标准从适用范围、相关参数测试方法做了详细对比并说

明了与本标准的关系，具体见表6。

表6国内外高放废液玻璃固化体测试方法对比表

标准适用范围转化温度析晶温度液相温度与本标准关系

本标准高放废液玻热膨胀仪法梯度炉法1、梯度炉法/

璃固化体DTA/DSC法DTA/DSC法2、DTA/DSC法

GB/T超白玻璃热膨胀仪法无无直接采用关系

7962.16

EJ高放废液玻DTA法（测试方法DTA法（测试方法DTA法（测试方明确了具体测试

1186-2005璃固化体内容不明确）内容不明确）法内容不明确）内容，增加了DSC

法测试内容

ASTME794各类材料无DSC法无/

ASTM高放废液玻无无梯度炉法采用关系，细化了

C829璃固化体液相温度的测试

内容

ASTM高放废液玻无无1、梯度炉法采用关系，补充了

C1720璃固化体2、均温炉法析晶温度的测试

3、晶体分数外内容

16

推法

ASTM各类材料DSC法无无/

E2602

通过以上比对，发现本文件对高放废液玻璃固化体转化温度、析晶温度、液

相温度的测试方法在采用现行法律、法规、规章的基础上分别进行了补充、细化

并增加新的测试方法，本标准与现行法律、法规、规章不矛盾。所申报的标准与

现有标准及制定中的标准均无冲突及重复，与现有标准是相互支撑的关系，总体

是对现有标准体系有效补充和完善。

8.重大分歧意见的处理过程和依据

无重大分歧意见。

9.标准性质的建议说明

建议本标准为推荐性标准。

10.贯彻本标准的要求和措施建议

建议本标准在2024年实施。需要时，应由标准主编单位进行培训。

11.废止现行有关标准的建议

无。

12．其他应说明的事项

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附录A

DTA/DSC法转化温度、析晶温度和液相温度测试条件的考察

（1）DTA法转化温度、析晶温度和液相温度测试条件的考察

1)测试条件

选取模拟1#、2#样品分别改变DTA设备测试条件中的样品粒径、称样量、升温速率对转化温度、析晶温度和液相温度的影响进

行考量，具体测试参数如表1所示：

表1DTA测试参数考察表

考察内容具体参数测试条件

称量试样30mg左右放入坩埚内，以30℃/min的速率从室温加热至

粒径60目筛上、60目~120目、120目~200目、200目~325目

1100℃，终止温度扫描，待炉体温度降至室温后取出样品，终止测试。

粒径＞200目，称量试样30mg左右放入坩埚内，从室温加热至1100℃，

升温速率10℃/min、20℃/min、30℃/min、40℃/min

终止温度扫描，待炉体温度降至室温后取出样品，终止测试。

粒径＞200目，称量试样放入坩埚内，以30℃/min的速率从室温加热至

称样量10mg、20mg、30mg、40mg

1100℃，终止温度扫描，待炉体温度降至室温后取出样品，终止测试。

A）粒径对液相温度的影响

18

分别对60目筛上、60目~120目、120目~200目、200目~325目粒径的模拟1#、2#号样品进行测试，所得DTA曲线如图1、2

所示：

图1模拟1#不同粒径对量热曲线的影响DTA法

表2模拟1#不同粒径特征温度对比表

序号不同粒径转化温度（起始点）/℃外推析晶起始温度/℃外推析晶终止温度/℃

1325-200目515.0620.1779.7

19

2200-120目513.6644.9840.0

3120-60目517.3667.6760.5

460目以上514.8661.3849.4

图2模拟2#不同粒径对量热曲线的影响DTA法

表3模拟2#不同粒径特征温度对比表

序号不同粒径转化温度（起始点）/℃外推析晶起始温度/℃外推析晶终止温度/℃

1325-200目526.1639.0819.7

20

2200-120目522.7645.2811.4

3120-60目524.0656.1792.2

460目以上522.3655.6791.5

通过改变试样的粒径，所得测试特征温度对比表如表2、3所示，在相同测试条件下发现随着粒径变细，量热曲线上各量热行为

更加明显，易于标注热行为。其中粒径在200目~325目即＞200目时，模拟1#、模拟2#量热曲线上的析晶行为响应最佳，可以清晰

识别基线与出峰的差异。认为制备样品时将其破碎研磨至＞200目的粉末用于测试较为合适。

B)升温速率对液相温度的影响

分别使用10℃/min、20℃/min、30℃/min、40℃/min的升温速率对模拟1#、2#号样品进行测试，所得DTA曲线如图3、4所示：

21

图3模拟1#不同升温速率对量热曲线的影响DTA法

表4模拟1#不同升温速率特征温度对比表

外推析晶起始温度外推析晶终止温度

序号不同速率转化温度（起始点）/℃

/℃/℃

140K519.7652.5894.3

230K514.8620.5779.3

320K516.2646.1783.7

410K508.8605.5773.3

22

图4模拟2#不同升温速率对量热曲线的影响DTA法

表5模拟2#不同升温速率特征温度对比表

外推析晶起始温外推析晶终止温

序号不同速率转化温度（起始点）/℃

度/℃度/℃

140K527.1645.1817.5

230K524.0633.2.818.7

320K520.0629.7833.2

410K516.6630.3822.9

23

DTA曲线中随着升温速率的改变出现各量热响应提升的情况，所得测试特征温度对比表如表4、5所示。对于玻璃而言，快速升

温有助于晶核的形成。在速率为10℃/min时，析晶行为难以识别。在速率达到20℃/min以上时，析晶行为较明显，模拟1#、2#样品

的特征温度可以有效的被观测到；这意味着不同实验室及不同测试设备通过改变该条件均可实现有效观测特征温度，同时应使用相同

条件做温度校准曲线以得到该条件下的相关性校准关系。从效率上看，速率30℃/min的条件作为测试条件可降低测试时长，本方法

选择该升温速率作为测试条件。

C）称样量对液相温度的影响

分别称取10mg、20mg、30mg、40mg模拟1#、2#号进行测试，所得DTA曲线如图5、6所示：

24

图5模拟1#不同称样量对量热曲线的影响DTA法

表6模拟1#不同称样量特征温度对比表

外推析晶起始温度外推析晶终止温度

序号不同质量转化温度（起始点）/℃

/℃/℃

110mg524.1647.7802.9

220mg515.0621.4785.7

330mg514.9620.7779.8

440mg514.9624.6795.8

25

图6模拟2#不同称样量对量热曲线的影响DTA法

表7模拟2#不同称样量特征温度对比表

外推析晶起始温度外推析晶终止温度

序号不同质量转化温度（起始点）/℃

/℃/℃

110mg524.2643.9772.2

220mg527.6634.6805.1

330mg527.3636.5816.5

440mg524.3639.5857.8

DTA曲线所得测试特征温度对比表如表4、5所示，在称样量为10mg、20mg时，模拟1#、2#的基线均出现有较大的波动情况，

玻璃化转变行为响应较弱，但是可以观测到明显析晶行为。在称样量为30mg、40mg时，模拟1#、2#的基线、玻璃化转变、析晶各行

为均达到较好效果，易于标注特征温度，在比较不同称样量情况下的外推析晶终止温度时发现，称样量过高会出现有外推析晶终止温

度明显增高的情况。过高的称样量对高精度的量热设备而言也存在有传热滞后等现象，综合上述影响相较之下，确认以称样量30mg

左右作为称量用条件。

D）确认最优测试条件

在考察相应影响因素后，DTA法测试玻璃固化体的条件为：将高放废液玻璃固化体制品破碎研磨至粒径＞200目，称量试样30mg

左右放入坩埚内，以30℃/min的速率从室温加热至1100℃保证试样完全液化。终止温度扫描，待炉体温度降至室温后取出样品，终

止测试。

26

2）DSC法测试转化温度、析晶温度和液相温度测试条件的考察

1）测试条件

选取模拟1#、2#样品分别改变DSC设备测试条件中的样品粒径、升温速率对转化温度、析晶温度和液相温度的影响进行考量，

具体测试参数如表8所示：

表8DSC测试参数考察表

考察内容具体参数测试条件

60目筛上、60目称量试样15mg左右放入坩埚内，以40℃/min的速率从室温

粒径~120目、120目~200加热至1100℃，终止温度扫描，待炉体温度降至室温后取出

目、200目~325目样品，终止测试。

10℃/min、20℃

粒径＞200目，称量试样15mg左右放入坩埚内，从室温加热

/min、30℃/min、

升温速率至1100℃，终止温度扫描，待炉体温度降至室温后取出样品，

40℃/min、45℃

终止测试。

/min

A）粒径对液相温度的影响

分别对60目筛上、60目~120目、120目~200目、200目~325目粒径的模拟1#、2#号样品进行测试，所得DSC曲线如图7、8

所示：

27

图7模拟1#不同粒径对量热曲线的影响DSC法

表9模拟1#不同粒径特征温度对比表

外推析晶起始温度外推析晶终止温度

序号不同粒径转化温度（起始点）/℃

/℃/℃

1325-200目528.2652.3794.4

2200-120目526.7636.4808.2

3120-60目526.1618.6741.6

460目以上526.9653.9733.1

28

图8模拟2#不同粒径对量热曲线的影响DSC法

表10模拟2#不同粒径特征温度对比表

外推析晶起始温度外推析晶终止温度

序号不同粒径转化温度（起始点）/℃

/℃/℃

1325-200目530.8653.4858.6

2200-120目530.7656.1859.5

3120-60目531.2662.0831.8