HNBR三维溶度参数值的测定与模拟计算

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本课题采用平衡溶胀法测定了Therban LT2007、Therban LT2568、Therban3407、Therban3607、Therban3907、Therban4307和Therban5008这七种不同牌号的氢化丁腈橡胶(HNBR)的Hildebrand一维溶度参数值(δt),单位是(J/cm3)1/2,并利用Hansen软件(HSPiP)在不同计算模式下模拟计算了HNBR的Hansen三维溶度参数值(δd,δP,δh,δt)。同时,还利用黏度法测定了Therban LT2568的一维溶度参数值,并利用Hansen软件计算了其三维溶度参数值。另外,还研究了35种单一溶剂溶胀实验和三组混合溶剂溶胀实验对HNBR一维和三维溶度参数值的影响。利用平衡溶胀实验和模拟计算得到的HNBR三维溶度参数值计算了HNBR和每种溶剂及混合溶剂之间的能量差(Ra)和相对能量差(RED),同时,利用Flory-Rehner公式计算了HNBR在溶剂和混合溶剂中的溶胀比,并且与实验测定值进行了对比。最后,还研究了Teas二维溶度参数图在选择溶剂或混合溶剂中的应用。结果表明,平衡溶胀法和黏度法测定的Therban LT2568的一维溶度参数值都在18(J/cm3)1/2-21(J/cm3)1/2范围内,同时,将这两种方法得到的溶胀比数据输入Hansen软件中模拟计算得到的Therban LT2568的三维溶度参数值(δd,δp,δh,δt)分别为(18.4,6.0,4.5,19.9)和(19.9,5.3,5.6,21.3)。分析溶剂的选择、数据的精确度以及软件对实验数据的要求,我们得出平衡溶胀法的结果较为精确可靠,并且还利用平衡溶胀法测定了其他六种牌号HNBR的一维溶度参数值,同时利用Hansen软件模拟了它们的三维溶度参数值。经测定,这七种不同牌号HNBR的一维溶度参数值都在18(J/cm3)1/2-21(J/cm3)1/2范围内,三维溶度参数值分别为Therban LT2007:(18.3,5.4,4.4,19.58), Therban3407:(18.0,6.0,4.0,19.39), Therban3607:(18.9,6.5,5.5,20.73), Therban3907:(18.9,7.5,4.9,20.92), Therban4307:(18.9,8.3,5.8,21.44), Therban5008:(18.2,9.6,5.7,21.35)。这七种不同牌号HNBR的极性,即耐油性(ACN的含量)的变化不能体现在一维溶度参数值中,而在三维溶度参数值中可以得到很好的体现,这也说明了一维溶度参数值的局限性,并且在实际应用中逐渐被三维溶度参数值所替代。混合溶剂的平衡溶胀实验结果表明,混合溶剂也可以比较准确的测定和计算Therban LT2568的三维溶度参数值,并且只需要3-5组混合溶剂,所需溶剂种类少、实验周期短及实验废液容易处理等优点,在一定程度上可以代替复杂的单一溶剂平衡溶胀实验。另外,利用Teas二维溶度参数图可以方便的选择所需要的溶剂或混合溶剂。此外,利用三维溶度参数值计算了HNBR和溶剂及混合溶剂之间的能量差Ra以及相对能量差RED。研究分析HNBR的溶胀比与Ra或RED之间的关系表明,这七种不同牌号HNBR在溶剂及混合溶剂中的溶胀比值都随着Ra或RED值的增加而减小,并且呈现出反“S”型曲线,并且利用Flory-Rehner公式理论计算得到的这七种HNBR的溶胀比值与实验测定值相吻合。另外,还测定和计算了这七种HNBR在IRM903测试油和Fuel C扣的溶胀比值,并且,理论计算值和实验测定值相吻合。因此,我们推断,通过理论计算就可以得到HNBR或其他聚合物在某种已知液体中的溶胀行为,并且具有非常广泛的使用价值和巨大的应用前景。
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