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第一章 绪论1

1.1 关于热分析的定义1

1.2 热分析的发展与学会活动1

1.3 热分析杂志与对热分析发展现状的评述3

1.4 热分析规范化7

1.4.1 热分析术语7

1.4.1.1 各种热分析方法的定义8

1.4.1.2 热分析用语(包括部分词根对译)、角注12

1.4.1.3 热分析术语的几个问题14

1.4.2 热分析的温度和热量标准15

1.4.2.1 热分析数据的程序性特点15

1.4.2.2 热分析的温度和热量标准17

1.4.3 热分析的法定计量单位25

1.4.4 有关热分析的标准试验方法29

1.4.5 报道热分析数据的一些具体要求31

参考文献31

第二章 热重法33

2.1 概述33

2.2 热重数据的表示方法35

2.3 影响热重数据的因素41

2.3.1 仪器因素42

2.3.1.1 浮力和对流42

2.3.1.4 温度的测量与标定43

2.3.1.3 坩埚与试样的反应及坩埚的几何特性43

2.3.1.2 挥发物的再凝集43

2.3.2 实验条件45

2.3.2.1 升温速率45

2.3.2.2 试样用量、粒度和形状45

2.3.2.3 气氛48

2.3.2.4 纸速49

2.3.3 试样反应50

参考文献50

第三章 差热分析与差示扫描量热法51

3.1 概述51

3.2 DTA曲线的特征温度与表示方法54

3.3.1 峰面积求法55

3.3 峰面积的计算方法及影响定量计算的因素55

3.3.2 影响曲线定量计算的基本因素57

3.4 DTA曲线峰面积的定量描述60

3.5 影响DTA曲线的基本因素64

3.5.1 与仪器有关的因素64

3.5.1.1 均温块体64

3.5.1.2 温度测量与热电偶的影响66

3.5.2 实验条件68

3.5.2.1 升温速率68

3.5.2.2 炉子气氛的影响70

3.5.3.1 试样性质71

3.5.3 与试样、参比物和稀释剂有关的性质71

3.5.3.2 参比物物理和化学性质的影响74

3.5.3.3 用热惰性物质稀释试样的影响75

3.5.3.4 试样的预处理76

3.6 动态热测量的一般理论分析77

参考文献80

第四章 其他热分析方法82

4.1 热机械分析82

4.1.1 体热膨胀法与线热膨胀法82

4.1.2 热机械分析84

4.1.3 动态热机械分析法86

4.2 逸出气检测与逸出气分析88

4.3 放射热分析90

4.4 热声学法90

4.4.1 热发声法90

4.4.2 热传声法91

4.5 热电学法93

4.6 热光学法94

4.7 热分析显微术96

4.8 热传导与热扩散96

参考文献96

第五章 热分析动力学99

5.1.1 热重动力学的基本表达式100

5.1 热重动力学100

5.1.1.1 微商法101

5.1.1.2 积分法104

5.1.2 换算时间θ的概念111

5.1.3 计算理论曲线和判断反应机理112

5.1.4 动、静态热分析动力学的联系115

5.2 关于DTA、DSC热分析动力学116

5.2.1 DTA动力学116

5.2.2 DSC动力学119

5.3 热分析动力学的几个问题122

参考文献129

6.1 概述131

第六章 热分析仪器131

6.2 温控138

6.2.1 炉子138

6.2.2 炉温的程序控制电路140

6.2.2.1 程序给定142

6.2.2.2 比较及偏差放大144

6.2.2.3 PID调节器144

6.2.2.4 可控硅及触发电路146

6.2.2.5 炉压负反馈147

6.2.2.6 程序温度显示147

6.2.3 温控系统故障及维修150

6.3 气氛控制系统152

6.4 显示153

6.5 差热仪157

6.5.1 样品支持器157

6.5.2 差热放大器159

6.5.3 差热测量系统的维修164

6.6 热天平164

6.6.1 天平164

6.6.2 测重电路164

6.6.2.1 LCT差热天平164

6.6.2.2 LCT-1差热天平167

6.6.3.2 LCt-?仪器测重系统维修169

6.6.3.1 LCT仪器热重系统的维修169

6.6.3 测重系统的维修169

6.7 差示扫描量热计171

6.7.1 热流式差示扫描量热计171

6.7.2 外加热功率补偿式差示扫描量热计172

6.7.3 内加热功率补偿式差示扫描量热计175

6.7.3.1 样品支持器175

6.7.3.2 加热补偿线路177

6.8 热膨胀仪和热机械分析仪178

6.8.1 热膨胀仪178

6.8.1.1 结构178

6.8.1.2 测量电路178

6.8.1.3 故障及维修180

6.8.2.1 结构181

6.8.2 热机械分析仪181

6.8.2.2 电路182

6.9 试样测温、微分及其他热分析仪器184

6.9.1 试样测温184

6.9.2 微分器185

6.9.3 其他热分析仪器186

参考文献186

第七章 微型计算机在热分析中的应用187

7.1 概述187

7.2 采用计算机对仪器进行操作和参数控制190

7.3.1.1 原始数据的平滑194

7.3 热分析数据的计算机处理194

7.3.1 定性分析处理194

7.3.1.2 峰的识别和判断197

7.3.1.3 分析峰上各特征点温度值的确定200

7.3.2 定量测定处理203

7.3.2.1 空白基线的扣除203

7.3.2.2 重峰的判别及分离204

7.3.2.3 微弱分析峰的累加平均205

7.4 热分析曲线的检索和特征峰的识别206

参考文献208

8.1 概述209

第八章 热分析在金属合金研究中的应用209

8.2 相图的绘制210

8.2.1 凝聚体系的相图210

8.2.1.1 单组分物系210

8.2.1.2 二组分物系211

8.2.1.3 多组分物系213

8.2.2 各类转变DTA曲线峰的形貌特征214

8.2.3 DTA和DSC曲线转变温度的确定与修正216

8.2.3.1 曲线转变温度的确定216

(3)热滞后的修正217

(2)升温速率不同造成的影响217

(1)温度标尺的修正217

8.2.3.2 曲线转变温度的修正217

(4)非线性修正219

8.2.3.3 实验中应注意的问题219

8.2.4 采用热分析方法测绘制相图时应注意的问题220

8.3 金属合金的热力学参量221

8.3.1 比热容222

8.3.2 各种反应(或转变)热焓224

8.3.3 热力学函数227

8.4 合金脱溶沉淀过程的研究228

8.5 金属合金冷加工积蓄能的测定233

8.6 金属玻璃及亚稳态合金的研究234

8.6.1 各种转变过程的研究235

8.6.2 金属玻璃的稳定性236

8.6.3 晶化动力学的研究237

参考文献238

第九章 热分析在地质方面的应用241

9.1 矿物鉴定241

9.1.1 粘土矿物的热分析特征241

9.1.1.1 高岭石群242

9.1.1.2 蒙脱石群244

9.1.1.3 蛭石{E0.6-0.9}(Mg2)〔Si，Al〕4O10(OH)2·nH2O244

9.1.1.4 绿泥石(Mg，Al)6〔Si,Al〕4O10(OH)245

9.1.1.6 叶蜡石(Al4)〔Si8〕O20(OH)4246

9.1.1.5 蛇纹石(Mg6)〔Si4〕O10(OH)5246

9.1.1.7 滑石(Mg2)〔Si4〕O10(OH)2247

9.1.1.8 海泡石(Mg8)〔Si12〕O50(OH)4(OH2)4·8H2O247

9.1.1.9 凹凸棒石(Mg5)〔Si8〕O20(OH)2(OH2)4·4H2O247

9.1.2 碳酸盐矿物的热分析特征248

9.1.2.1 菱锌矿ZnCO3248

9.1.2.2 菱铁矿FeCO3250

9.1.2.3 菱锰矿MnCO3250

9.1.2.4 菱镁矿MgCO3250

9.1.2.5 白云石CaMg(CO3)2251

9.1.2.6 铁白云石Ca(Mg,Fe)(CO3)2251

9.1.3 硫酸盐矿物252

9.1.2.7 方解石CaCO3252

9.1.4 硼酸盐矿物255

9.1.5 磷酸盐矿物255

9.1.6硫化物矿物255

9.1.7 氧化物和含水氧化物259

9.1.8 卤化物259

9.2 矿物定量259

9.2.1 差热分析法进行矿物定量259

9.2.2 用热重法进行矿物定量263

9.3 矿物类质同象的研究264

9.3.1 矿物类质同象的差热分析法研究264

9.3.2 矿物类质同象的热重法研究267

9.4 矿物有序度的研究268

9.5 矿物成因的研究269

9.6 确定矿物中水的存在形式271

参考文献272

10.1 高聚物玻璃化与结晶-熔融转变274

第十章 热分析在高聚物研究中的应用274

10.1.1 高聚物的玻璃化转变275

10.1.1.1 化学结构对玻璃化转变温度的影响275

10.1.1.2 分子量对玻璃化转变温度的影响277

10.1.1.3 增塑剂(或稀释剂)对玻璃化转变温度的影响280

10.1.1.4 因链缠结而产生的7g升高282

10.1.1.5 分子量分布对玻璃化转变温度的影响283

10.1.1.7 结晶度对玻璃化转变温度的影响285

10.1.1.8 取向对玻璃化转变温度的影响285

10.1.1.6 非晶相分子量分布(MWD)的改变对7g的影响285

10.1.1.9 热历史对玻璃化转变温度的影响286

10.1.1.10 升温速率对Tg的影响287

10.1.1.11 填料和降温速率的联合效应287

10.1.1.12 立体规整度对烯类聚合物Tg的影响289

10.1.1.13 离子聚合物的静电作用对玻璃化转变温度的影响289

10.1.2 高聚物的结晶与熔融291

10.1.2.1 结晶条件对熔融温度的影响291

10.1.2.2 立体规整性对熔融温度的影响291

10.1.2.3 拉伸对熔融温度和熔化热的影响292

10.1.2.4 聚合物熔融温度的精确测量294

10.1.2.5 结晶速率的热学测定法与其他方法的对比研究295

10.1.2.6 聚合物的实际结晶过程及其有关的熔融现象296

10.1.2.7 聚合物分子量及其分布与结晶性质的关系299

10.1.2.8 升降温过程的熔化、结晶作用300

10.1.2.9 侧链结晶301

10.2 高聚物的热氧化、热裂解与热交联302

10.2.1 高聚物的热氧化与热裂解302

10.2.1.1 聚合物稳定性的概念302

10.2.1.2 聚合物氧化与稳定作用的研究303

(1)未稳定聚丙烯的氧化304

(2)稳定化聚合物的诱导期306

(3)DTA数据外推应注意的问题307

1)结晶的影响307

2)抗氧剂溶解度的影响307

10.2.1.3 聚合物的热裂解研究309

(1)聚酰亚胺的类型309

(2)聚酰亚胺裂解的失重研究312

(3)聚酰亚胺裂解的差热分析与差示扫描量热法研究317

(4)聚酰亚胺裂解的化学研究318

(5)裂解挥发产物的分析321

1)在惰性气氛中裂解321

2)在氧化气氛中裂解327

10.2.2 热固树脂的固化反应330

10.2.2.1 热固化过程及其表示方法330

10.2.2.2 固化反应动力学337

(1)转化程度a与转化速率da/dt的测定338

(2)完全反应放热量△HRXN的测定342

(3)非等温固化动力学345

(4)动力学参数的意义348

10.2.2.3 固化过程中玻璃化温度、热稳定性和力学性质等的变化350

(1)玻璃化温度350

(2)热稳定性352

(3)由缩合产物失重确定转化率和监测产品质量352

(4)固化过程的力学特性353

10.2.3 橡胶的硫化反应354

10.2.3.2 实验方法356

10.2.3.3 用未加促进剂的硫黄硫化358

10.2.3.4 用加有促进剂的硫黄硫化359

10.2.3.5 影响△Hv的其他因素364

10.2.3.6 恒温焓△H？366

10.2.3.7 △H？焓369

10.2.3.8 过硫化和多硫物的老化372

10.2.3.9 △Hv，△H？和△H？关系375

10.3 其他应用377

10.3.1 研究溶液中的缩聚反应377

10.3.2 测定聚合物的共聚组成378

10.3.3 环化反应与环化程度的热分析研究379

10.3.3.1 酰亚胺化程度的定量估计380

10.3.3.2 A-I化速率的测定380

参考文献383

11.1 脂及生物膜热致相变的研究389

11.1.1 生物膜与生物膜研究389

第十一章 热分析在生命科学中的应用389

11.1.2 脂的热致相变392

11.1.2.1 脂的化学结构392

11.1.2.2 无水脂的热致相变394

11.1.2.3 水合脂的热致相变397

11.1.2.4 生物膜上其他成分对水合脂热致相变的影响401

11.1.3 生物膜的热致相变409

11.1.3.1 植物膜的热致相变410

11.1.3.2 支原体膜的热致相变410

11.1.3.3 细菌膜的热致相变412

11.1.3.4 哺乳动物膜的热致相变413

11.1.4 生物膜的流动性与功能的关系416

11.1.4.1 膜流动性与植物抗寒性416

11.1.4.2 膜流动性与酶活性417

11.1.4.3 膜流动性与细胞凝集418

11.1.4.4 膜流动性与信息传递419

11.1.4.5 膜流动性与物质运输421

11.2 生物大分子热容的研究422

11.2.1 生物大分子422

11.2.2 生物大分子的热容423

11.2.3 氨基酸的热指纹427

11.2.4 蛋白质分子内的熔融429

11.2.5 核酸分子内的熔融437

11.2.6 生物大分子稀溶液热的测量442

11.3 生命体系中水的热分析研究444

11.3.1 生命体系中的水444

11.3.2 生命体系中水的状态及定量测定445

11.3.3 水对生物大分子的结构及稳定性的影响449

11.3.3.1 水对蛋白质的影响449

11.3.3.2 水对核酸的影响456

11.4.1 临床分析457

11.4.1.1 血液分析458

11.4.1.2 羊水分析459

11.4 医学和微生物学中的热分析研究459

11.4.1.3 烫伤水肿分析460

11.4.2 药物分析460

11.4.3 皮肤、毛发、骨组织的热分析研究461

11.4.4 细菌孢子的热性质465

参考文献468

第十二章 热分析在含能材料中的应用469

12.1 概述469

12.2 含能材料的热反应性470

12.2.1 含能材料的特性470

12.2.2 硝酸酯的热分解471

12.2.2.1 硝化纤维素的热分解472

12.2.2.2 硝化甘油的热分解473

12.2.2.3 黑索金(RDX)的热分解473

12.2.3 高分子粘合剂的热分解474

12.2.4 无机氧化剂热分解的研究475

12.3 热分析用于含能材料的分析鉴定479

12.3.1 含能材料的定性分析479

12.3.1.1 确定晶型转变480

12.3.1.2 确定异构物480

12.3.1.3 炸药与混合炸药的分析鉴定481

12.3.2 固体推进剂的热分析483

12.3.2.1 黑火药分析483

12.3.2.2 固体推进剂用添加剂的分析486

12.3.2.3 固体推进剂分析489

12.4 热分析用于含能材料的安定性研究490

12.5 热分析用于含能材料的相容性研究499

12.5.1 含能材料的相容性499

12.5.2 相容性的测试501

12.5.2.1 差示扫描量热法研究含能材料的相容性501

12.5.2.1 差热分析法研究含能材料的相容性502

12.5.3 相容性的判断标准503

参考文献505

第十三章 热分析在催化研究中的应用507

13.1 确定催化剂组成507

13.2 催化剂活性评选510

13.3 研究活性组分与载体之间的相互作用513

13.4 确定活性组分还原价态517

13.5 选择催化剂制备条件520

13.6 研究助剂的作用机理522

13.7 催化剂老化和中毒的研究526

13.8 研究催化剂的积炭行为529

13.9 固体催化剂表面酸性测量532

13.10 固体催化剂膨胀系数的测定536

13.11 多相催化反应动力学研究538

13.12 吸附和表面反应机理的研究542

13.12.1 脉冲热动力学法542

13.12.2.1 氢吸附543

13.12.2.2 乙烯吸附543

13.12.2 用PTK技术研究氢-乙烯吸附及其机理543

参考文献545

14.1 概述547

14.2 热重法的应用547

第十四章 热分析在药学研究和生产中的应用547

14.2.2 某些药物分解失重的研究548

14.2.3 药物制剂的分析550

14.3.1 药物原辅料的表征551

14.3 DTA和DSC的药物应用551

14.3.2 多晶型及其转变的表征562

14.3.3 药物配伍禁忌的研究569

14.3.4 固体药物稳定性的预测575

14.3.5 固体分散物相图的绘制577

14.4 DSC用于药物纯度测定578

参考文献582

附录 化学、物理常用单位的SI换算系数表584

10.2.3.1 焓分析的内容3555

14.2.1 考察药物和辅料的脱水过程4547