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BuNENADMSO二元体系密度、黏度测定及关联

时间:2019-10-06    作者:admin    来源:未知

  第38卷第12期2010年12月 化学工程 CHEMICAL ENGINEERING(CHINA) V01.38 No.12 Dec.20lO BuNENA/DMSO二元体系密度、黏度测定及关联 (西安近代化学研究所,陕西西安710065)摘要:利用密度瓶和乌氏黏度计分别测定了25,40,50,70时BuNENA/DMSO二元体系的密度、黏度,并对黏度与 温度、组成的关系进行了多项式回归,模型计算值平均相对误差在0.17%--1.53%。由密度数据计算出超额摩尔 体积吃,由黏度数据计算出不同温度、组成下的超额黏度田,其中吃为正值,A叼为负值。对混合液在不同温度下 的吃与组成的关系用Redlich.Kister方程进行了关联,平均相对误差小于3%。 关键词:BuNENA;密度;黏度;超额性质 中图分类号:TJ 55 文献标识码:A 文章编号:1005-9954(2010)12-0064-04 Determination binarymixture BuNENA/DMSO ZHU Yong,GE Zhong-]file,LI Pu-rui,LAN Ying,XIONG Cun-liang (Xi’an Modem Chemistry Research Institute,Xi 7an 710065,Shaanxi Province,China) Abstract:The densities binaryliquid mixture BuNENA DMSOwere measured 25,40,50,70by using pycnometer Ubbelohde-typecapillary viscometer.The experimental data viscosities.temperature,and composition were fitted theoreticalrelations.The average relative error simulationdata between0.17%and 1.53%.r11le excess molar volumes屹and viscosity deviations An were calculated viscositydata differenttemperatures compositiondata,respectively.The吃is positive while negative.Theseresults were correlated RedlichKister polynomial.The average relative error simulationdata lowerthan 3%. Key words:BuNENA;density;viscosity;excess property 密度、黏度的测定能够为化工过程设计与工艺 优化提供基础物性数据,对于含能反应体系,准确测 定密度、黏度数据更是开展规模化工艺研究的必要 条件。丁基-硝基乙基硝胺(BuNENA)与丁基 叠氮 乙基硝胺(BuAENA)是热安定性高、感度低、相容性 优良的含能增塑剂,在发射药、火箭推进剂及混合炸 药研制领域具有广泛应用…。BuAENA由BuNENA 在DMSO中经强放热的叠氮化反应制备,因此,测 定BuNENA/DMSO二元含能体系的密度、黏度对于 反应放大过程研究至关重要。目前尚未有BuNENA 密度、黏度测定及BuNENA/DMSO二元体系密度、 黏度测定数据的相关报道。本文测定BuNENA、 DMSO纯物质及二元体系在不同温度下的密度、黏 度数据并进行多项式回归,使用Redlieh.Kister方程 定量研究了超额摩尔体积的变化规律并从分子尺度 进行了定性解释。 1.1试剂与仪器BuNENA,自制,纯度(质量分数)1>98%;DMSO 为市售分析纯级试剂。 乌氏黏度计,上海申谊玻璃制品有限公司;SYP 型玻璃恒温槽,巩义市予华仪器有限责任公司,控温 精度0.05 K;电子秒表,精度0.Ol S;JA2003N 型电子天平,上海精密科学仪器有限公司,精度 0.000 lg;精密温度计,精度O.Ol 1.2密度、黏度的测定BuNENA,DMSO及其混合液的密度采用密度瓶 测定;利用乌氏黏度计测定黏度,毛细管流出时间大 于100 s,每个数据点进行3次重复实验,每2次实 基金项目:国防科工局火炸药基础科研重大专项 作者简介:朱勇(1983一).男,硕士,工程师,主要从事含能材料合成工艺研究,E mail:zhu—y@263.net。 万方数据 朱勇等BuNENA/DMSO二元体系密度、黏度测定及关联 65验的时间差值小于0.1 S,取平均值作为实验结果。 液体黏度采用下式计算: jL:卫 式中:,7,P,t分别为待测液的黏度、密度及流动时间,叼。,P。,to分别为标准液的黏度、密度及流动 时间。 为验证测定方法及装置的可靠性,在常压下 测定了DMSO的密度与黏度,并与文献值作了比 较,结果见表1。由表1可以看出实验值与文献 值吻合较好,表明密度、黏度测定方法及装置 可靠。 表1常压下DMSO的密度和黏度 Table 1Density normalpressure 2结果与讨论 2.1实验结果 实验测定了常压下BuNENA/DMSO二元体系 在不同温度时的密度、黏度数据,结果见表2。 BuNENA(1)/DMSO(2)二元体系的密度、黏度测定数据Table 2Experimental density viscositydata BuNENA(1)+DMSO(2)binarysystem 2.2黏度数据关联 对于二元体系,常用的黏度计算模型有McAI. 1ister关联式[5|、Auslander关联式‘61及Heric关联 式‘71。 McAllister关联式如下: In,7 2戈3lln叩1+3x:x2In叩12+3x1髫;ln'72l+ z;ln,72+£ 式中:叼,v/。,叩:分别为混合物及纯物质的黏度;田m田21为二元交互参数;£由二物质的相对分子质量 肘r.1,肘r.2计算得到,L=一ln(xl+菇2Mrt2/Mr.1)+ 3x2x2 In[2/3+M,.2/(3M,.1)]+3茗1并22 In[1/3+ 2Mr.2/(3M)]+茗;In(Mr.2/Mr-1)。 Auslander关联式如下: 式中:A2,,曰mB2,为二元交互参数。Herie关联式如下: ln'r/2菇l In叼l+戈2 In,72+茗l In丝,l+石2 In丝.2一 ln(x1Mr.1+膏2M,,2)+a12菇l戈2 式中:a。:为二元交互参数。将方程(1),(2),(3)分别关联表2中的黏度数 据,参数回归结果见表3,6为平均相对误差。 式中:叼;为实验测定值,i为实验点;'7。为模型计算值;rt为实验点数。 万方数据 66化学工程2010年第38卷第12期 由表3可以看出,实验温度下3种黏度模型的 计算值平均相对误差均在0.17%一1.53%,其中 Auslander方程的准确度最高,平均相对误差均低 于1%。 2.3超额摩尔体积及关联 液体混合物的超额性质表示其非理想程度,是 溶液非理想性的主要标志之一。二元体系的超额摩 尔体积屹通过下式计算: ~P12Pl P2 式中:zl,Mrtl,P1与石2,Mr.2,P2分别为BuNENA与DMSO纯物质的摩尔分数、相对分子质量、密度,P。: 为混合液的密度。计算结果见表4。 BuNENA(1)/DMSO(2)二元体系在不同温度及组成下的屹 Table BuNENA(I)+DMSO(2)atvarious temperatures amd compositions 不同温度下超额摩尔体积硅随组成的变化曲 线所示。由图l可以看出,在所有组成范围 内BuNENA/DMSO二元体系的吃均为正值,4条等 温线个极大值点,且极值点 基本聚集在算。=0.4附近。随着温度由25升高 至70,圪缓慢增大,但增大趋势变小,总体上看, BuNENA摩尔体积的变化对眭的影响较温度更为 明显。 0Jl BuNENA(1)+DMSO(2)binarymixture varioustemperatures stud compositions 对于液液二元体系,屹主要由组分间的化学作 用、物理作用和结构特性决定。化学作用是指2种 分子之间形成氢健而产生屹;物理作用是指由于分 子之间的色散力、诱导力、取向力的不同而影响分子 间距离继而使溶液产生圪;结构特性则是指2种分 子结构不同影响分子的排列而产生屹。BuNENA 与DMSO均具有含较强极性官能团的分子结构,由 于在所有组成范围内BuNENA/DMSO二元体系的 屹均为正值,可以推断应该是BuNENA与DMSO分 子自身与二者之间的极性交互作用力遭到破坏 所致。 使用Redlich.Kister方程ES]关联屹数据: 屹=郴:Ai 式中:A;为方程参数。平均相对误差定义为 式中:吃为方程计算值。关联结果列于表5中。322llO—I_lom.n基一、o 万方数据 朱勇等BuNENA/DMSO二元体系密度、黏度测定及关联 BuNENA(1)/DMSO(2)二元体系屹的Redlich-Kistcr方程关联参数 Table 5Redlich.Kister equation fitting coefficients BuNENA(1)/DMSO(2)binarysystem 2.4超额黏度 二元体系的超额黏度叼通过下式计算: AT=叩一Xl田l--X2叩2 计算结果见表6,不同温度下超额黏度随组成的变化曲线所示。 BuNENA(1)/DMSO(2)=元体系在不同温度及组成下的田 Table6竹of BuNENA(1)+DMSO(2)at various temperatures amd compositions 圈2不同温度、组成下BuNENA(I)+DMSO(2)二元体系的’, Fig.2卵ofBuNENA(1)+DMSO(2)binary mixture varioustemperatures amd compositions 黏度是溶液的传递性质,包括溶剂分子间的内 摩擦、溶质分子间的内摩擦与溶质、溶剂分子间的内 摩擦,能够反映出分子之间的作用力及其强弱。从 图2可以看出在所有组成范围内超额黏度均为负 值,不同温度下AT的变化趋势相似,随着温度的增 加叼缓慢减小,4条等温线个极小值点, 且极值点基本聚集在菇.=0.5附近。 3结论 (1)测定了BuNENA/DMSO二元体系在不同温 度及组成下的密度与黏度,分别采用McAllister方 程、Auslander方程及Heric方程对黏度数据进行关 联,结果表明3种方程均能准确反映二元混合液黏 度的变化规律,其中Auslander方程的模拟准确度最 高,平均相对误差小于1%。 (2)由密度和黏度数据分别计算出BuNENA/ DMSO二元体系屹及田的变化,其中屹为正值, 叩为负值,砖曲线附近, 田曲线的极值点则聚集在戈,=0.5附近。 (3)使用Redich.Kister方程对吒的变化进行 回归,平均相对误差均小于3%,表明体系适合采用 Redich—Kister方程进行模拟计算。 参考文献: 陆安舫.新型含能增塑荆-硝基乙基硝胺族化合物发展概况[J].含能材料,1998,6(1):4347. [2]FRANCESCONI R,BIGI A,RUBINI K,et a1.Excess enthalpies,heat capacities,densities,viscosities fractiveindices dimethylsulfoxide+three aryl aleo- hols 308.15Kand atmospheric pressure[J].J Chem Eng Data,2005,50(6):1932-1937. BHANUPRIYA,RAJWADERP,PANDE R.Partial Il驴 lar volumes viscosityB—coefficient N-phenylbenzo-hydroxamie acid differenttempera- tures[J].J Chem Eng Data,2008,53(7):1458-1461. f4] SALEH MA。AHMED O.Excess molar volume,viscosi— ty viscousflow systemdime— thylsulfoxide aceticacid[J].Journal MolecularLiquids,2004,115(1):41-47. MCALLISTERRA.The viscosity liquidmixtures[J]. AIChE J,1960,6(3):427-431. [6]AUSLANDER G.The properties mixtures[J].BrChem Eng,1964(9):610-618. [7]HERIC EL.On ternarymixtures[J].J Chem Eng Data.1966,11(1):66-68. REDLICH0,KISTER AT.Algebraic representation thermodynamicproperties solu-tions[J].Ind Eng Chem,1948,40:345-348. 万方数据 BuNENA/DMSO二元体系密度、黏度测定及关联 作者: ZHUYong, GE Zhong-xue, LI Pu-rui, LAN Ying, XIONG Cun-liang 作者单位: 西安近代化学研究所,陕西,西安,710065 刊名: 化学工程 英文刊名: CHEMICAL ENGINEERING 2010,38(12)被引用次数: 新型含能增塑剂-硝基乙基硝胺族化合物发展概况[期刊论文]-含能材料1998(01) 2.FRANCESCONI R;BIGI A;RUBINI Excessenthalpies,heat capacities,densities,viscosities refractiveindices dimethylsulfoxide threearyl alcohols atmosphericpressure [外文期刊] 2005(06) 3.BHANUPRIYA;RAJWADE Partialmolar volumes viscosityB-coefficient phenylbenzohydroxamicacid differenttemperatures[外文期刊] 2008(07) 4.SALEH Excessmolar volume,viscosity viscousflow systemdimethylsulfoxide aceticacid[外文期刊] 2004(01) 5.MCALLISTER liquidmixtures[外文期刊] 1960(03) 6.AUSLANDER mixtures1964(09) 7.HERIC ternarymixtures 1966(01) 8.REDLICH O;KISTER Algebraicrepresentation thermodynamicproperties solutions1948 本文读者也读过(4条) Yunzhi.CuiFuyi 关于平底球形密度瓶质量可靠性分析[期刊论文]-石油工业技术监督 2006,22(10) 张建成.袁其朋.赵彦彦.ZHANGJian-cheng.YUAN Qi-peng.ZHAO Yan-yan 有机溶剂透过纳滤膜的通量模型研究 [期刊论文]-北京化工大学学报(自然科学版)2006,33(6) 计算混合溶剂溶解度参数的非线性数学模型[期刊论文]-涂料工业2001,31(8)引证文献(1条) N-苯基马来酰亚胺在有机溶剂中密度和黏度测定及关联[期刊论文]-化学工程 2013(4) 引用本文格式:朱勇.葛忠学.李普瑞.兰英.熊存良 Ying.XIONG Cun- liang BuNENA/DMSO二元体系密度、黏度测定及关联[期刊论文]-化学工程 2010(12)

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