热分析与量热仪及其应用

第1章 绪论1

1.1 概述1

1.1.1 有关热分析的学术著作和文献综述1

1.1.2 热分析技术的发展1

1.1.3 实验条件对热分析测量结果的影响和相应标准的制定2

1.1.4 聚合物及其共混物的相行为--结晶、熔融、玻璃化和热焓松弛2

1.1.5 热分析在表征化学反应方面的应用7

1.1.6 物质特性参数的测定10

1.2 热分析与量热学术语12

1.2.1 热分析与量热方法的定义12

1.2.2 与热分析实验有关的某些术语14

1.2.3 热分析数据表达的术语15

1.3 量热学简述17

1.3.1 量热学的发展17

1.3.2 量热学基本原理22

1.3.3 传热学原理24

1.4 热分析仪26

1.4.1 热分析仪的演变与发展26

1.4.2 热分析仪器的基本结构单元29

1.5 商品化热分析仪器的技术指标和特点31

1.6 典型热分析仪的调校38

1.6.1 温度预校正功能38

１.6.２仪器的温度校正39

１.6.３仪器校正41

１.6.４单一热天平的标定45

１.6.５ＴＭＡ的标定47

1.7 热分析仪器的检验50

１.7.１基线漂移的检验50

１.7.２升温曲线的等速性51

１.7.３转变温度的检验51

１.7.４噪声的检验52

１.7.５灵敏度的检验52

１.7.６分辨率的检验53

１.7.７热量、质量、位移的校验54

1.8 热分析曲线与热分析数据基本特性的标志55

１.8.１热分析的测量结果55

１.8.２热分析实验57

１.8.３热分析仪器与实验结果的质量表征57

参考文献59

第2章 热分析仪器常用传感器及电子电路62

２.１常用传感器62

２.１.１差动变压器62

２.１.２发光二极管与光敏三极管64

２.１.３热电偶与热电堆68

２.１.４热敏电阻76

２.２常用电子器件和电路78

２.２.１场效应管78

２.２.２可控硅82

2.2.3 集成运算电路85

2.2.4 ＰＩＤ参数的调整方法92

2.2.5 热电偶线性化96

参考文献98

第3章 常用热分析仪与量热仪的原理和基本结构99

３.１热重分析仪99

３.１.１热重分析仪的主要组成部分99

３.１.２按试样与天平刀线之间的相对位置分类101

３.１.３横梁的支撑形式102

３.１.４回零式天平103

３.１.５称重电路110

３.１.６高分辨热重分析仪110

３.２差热分析仪112

３.２.１差热分析的理论基础113

３.２.２峰面积的选定和转变温度的确定118

３.２.３几种DTA样品支架120

３.２.４差热炉的炉体结构121

3.2.5 差热放大器123

3.3 差示扫描量热仪125

3.3.1 热流式差示扫描量热仪125

3.3.2 热通量式差示扫描量热仪126

3.3.3 功率补偿式差示扫描量热仪129

3.3.4 差示扫描法的理论基础134

3.3.5 热阻对ＤＴＡ和ＤＳＣ曲线的影响135

3.4 调制式差示扫描量热仪137

3.5 热机械分析仪141

3.5.1 热机械分析仪的种类143

3.5.2 热机械分析仪的工作原理146

3.5.3 炉体147

3.5.4 几种探头及其应用148

3.6 动态热机械分析仪159

3.6.1 自由衰减振动式162

3.6.2 共振式163

3.6.3 非共振的强迫振动式168

3.6.4 动、静态热机械分析仪174

3.7 热分析联用178

3.7.1 同时联用热分析技术179

3.7.2 串级联用技术183

3.7.3 间断联用技术188

3.8 常用量热仪的分类和典型量热仪190

3.8.1 量热仪的分类190

3.8.2 典型量热仪193

3.8.3 几种常见的微量量热仪200

参考文献221

第4章 热分析测量结果的影响因素223

4.1 升温速率223

4.2 试样用量与粒度224

4.3 气氛226

4.4 浮力、对流和湍流229

4.5 试样容器及其温度梯度和试样各部位的反应程度230

4.6 装样的紧密程度231

4.7 样品的前处理、状态调节与取样231

参考文献233

第5章 热分析与量热仪的计算机外围器件234

5.1 模／数和数／模转换及数据实时采集234

5.1.1 Ｄ／Ａ转换器235

5.1.2 Ａ／Ｄ转换器236

5.1.3 数据实时采集243

5.2 曲线平滑和特征值的判别原理246

5.2.1 曲线平滑246

5.2.2 特征值的判别原理249

5.3 操作软件的常用功能252

5.4 温度程序的微机控制254

5.5 计算机病毒257

5.5.1 计算机病毒的特点257

5.5.2 计算机病毒的种类258

5.5.3 常用的杀毒软件259

参考文献259

第6章 热分析标准与规范260

6.1 差示扫描量热法（仪）（DSC）的标准与规范260

6.1.1 差示扫描量热法仪（DSC）通则261

6.1.2 玻璃化温度的DSC测定法267

6.1.3 熔融和结晶温度与熔融和结晶热的DSC测定法269

6.1.4 比热容的DSC测定法271

6.1.5 特定反应曲线温度与时间、反应热与反应程度276

6.1.6 氧化诱导期的DSC测定法282

6.1.7 结晶动力学的DSC测量法288

6.2 热重法（TG）的标准293

6.2.1 热重法（TG）通则293

6.2.2 动力学参数的TG测定法299

6.3 热机械分析（TMA）的标准303

6.3.1 热机械分析通则303

6.3.2 线热膨胀系数和玻璃化温度的测定305

6.3.3 针入温度的测定310

6.4 有关动态（热）机械分析（DMA）的ISO标准312

参考文献316

第7章 热分析仪器的维护与故障处理317

7.1 热分析仪器工作的环境条件317

７.２操作与保护318

7.３炉体和样品支架的维护320

7.４低温操作与维护321

７.4.1 液氮制冷321

7.4.2 机械制冷322

7.5 程序温控系统的故障与处理323

7.6 热分析主机系统的故障与处理324

7.7 气氛系统的故障与处理327

参考文献330

第8章 热分析在药物和矿物研究中的应用331

8.1 热分析在药物质量研究中的应用331

8.1.1 药品的熔点测定331

8.1.2 药品的纯度测定332

8.1.3 药物多晶型测量332

8.1.4 药物的溶剂化物和水分的测量333

8.1.5 药物热（解）动力学334

8.1.6 药物制剂335

8.1.7 中药336

8.1.8 药用高分子336

8.2 热分析在矿物研究中的应用337

8.2.1 矿物鉴定337

8.2.2 矿物定量344

8.2.3 矿物类质同象的研究348

8.2.4 矿物有序度的研究351

8.2.5 矿物成因的研究353

8.2.6 确定矿物中水的存在形式355

8.2.7 矿物分解过程动力学参数的测定357

参考文献357

第9章 微量量热技术的应用359

9.1 微生物的量热研究359

9.1.1 微生物的生长过程359

9.1.2 微生物生长的测量方法359

9.1.3 细菌生长的热动力学性质及规律研究360

9.2 中、西药物作用下的微生物的代谢过程362

9.2.1 合成药物（西药）作用下细菌生长代谢的影响362

9.2.2 中草药的抑菌作用362

9.2.3 中草药的促菌作用362

9.2.4 细菌耐药性研究363

9.3 非线性化学振荡体系研究364

9.3.1 BZ反应振荡体系364

9.3.2 微生物振荡体系365

9.3.3 萃取振荡体系365

9.3.4 中药参与的化学振荡体系366

9.4 酶催化及胶束酶催化反应的研究366

9.4.1 酶催化的水溶液体系367

9.4.2 非水溶液胶束酶催化反应体系367

9.5 萃取剂的性质及溶剂萃取热动力学研究368

9.5.1 萃取反应的热力学369

9.5.2 溶剂萃取的动力学369

9.5.3 萃取剂的性质研究370

9.6 化学反应的热动力学研究370

9.7 溶液中表面活性剂的热力学性质372

9.8 蛋白质模型分子溶液体系的热力学性质研究374

9.9 热力学数据的确定及在工农业方面的应用376

参考文献377

第10章 DSC的检定规程和TG的行业标准380

10.1 DSC的检定规程380

10.1.1 DSC的检定指标380

10.1.2 DSC的检定环境和条件383

10.2 TG的行业标准384

参考文献388

《热分析与量热仪及其应用》系统地介绍了各类热分析与量热仪的原理、基本结构、元件和单元；各类热分析与量热仪及标志仪器性能的各项指标，表征实验数据质量的各项参数；影响实验结果的各种因素和各项标准实验方法；数据库的建立、维护与查询，以及计算机病毒的一般性常识；并以聚合物、药物和矿物为例，列举了典型应用，以及微量量热技术在诸多方面的应用；仪器的常见故障处理等。 《热分析与量热仪及其应用》可供热分析与量热学科研与技术人员阅读，也可供大专院校、科研单位、工厂等有关人员参考。