echnical Research and Development
技术研发
几种丙烯酸酯单体结构与黏度的关系
王德海，蒋 辉，陈 敏□ 胡祥太，
杭州 310014) (浙江工业大学化学工程与材料学院，
具有流变学理论研究和工业应用价值。传统的预测 摘要:由单纯液体的黏度预测混合液体的黏度，
方程利用各组分的黏度，分别从质量分数和物质的量分数的角度进行预测，试验发现这两个方程在预测时误差较大。在前人方程的基础上，从分子结构的角度，引入溶度参数、范德华体积等参数修正物质的量分数，得到了一些新方程，并将各方程的计算值与试验值进行了比较。研究表明:用范德华体积修正所得的方程的计算值平均相对误差最小，仅为8.30%～12.34%，而且在较高温度下，或是在含较多较复杂分子结构组分下体现出了更好的适应性。 关键词:单体; 组成; 黏度; 预测
中图分类号:TQ630.1 文献标识码:A 文章编号:1006-2556(2010)08-0039-05
Relationship between Structure and Viscosity of
several Acrylate Monomers
Hu Xiangtai, Wang Dehai, Jiang Hui, Chen Min
(College of Chemical Engineering and Materials Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014 , Zhejiang Province)
Abstract:It is signifi cant predicting the viscosity of liquid mixture from the viscosity of pure liquids to the theoretical research of rheology and the industrial application. Two traditional equations predicted viscosity from the viscosity of every components respectively basing on mass fraction and molar fraction. Experiments show that the two equations are not exact enough. On the basis of the two equations, some parameters are introduced, such as solubility parameter, van der Waals' volume, and so on, to amending the molar fraction. Then we have got some new equations, and have compared the experimental values and the calculated values by these equations. Results indicate that by the equation of van der Waals' volume amending, the calculated value is of little average relative error, being only 8.30%~12.34%; and under higher temperature or with complicated molecular structure components, the equation shows better adaptability.Keywords: monomer, compositions, viscosity, prediction
0 前 言
黏度是作为一种流体的液体涂料的主要物理特性之一，黏度值反应了液体分子间由于相互作用而产生的流动阻力[1]。涂料的流变性对于其贮存稳定性、施工性能和成膜性能都有很大的影响[2]。纯液体的黏度基本上都有文献记载，有关纯物质在不同温度下的黏度的估算也有大量文献介绍[3]。作为复杂丙烯酸酯类单体，其组成千变万化，逐一测定它们的黏度是不可能的。所以，由单纯液体的黏度预测混合
液体的黏度，进一步将其应用于UV 涂料单体黏度的
预测，成为黏度研究领域的发展趋势。目前黏度预测模型有Przezdziecki-Sridhar 模型[4]、Sastri-Rao 模型[4]、PR η模型[5]、Dymond-Assael 硬球模型[6]等。这些模型方程需要较多参数，而且形式比较复杂。还有两种预
lg η = Σ ni lg ηi ，虽然参数较少，测方程lg η = Σ wi lg ηi 、
形式简单，但试验发现预测误差较大。
lg η = Σ ni lg ηi 两个方程的 本文在lg η = Σ wi lg ηi 、
基础上，引入一些参数进行修正，得到了一些新方程，并与修正前的方程在预测精度上进行了比较。
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中国涂料
2010年第25卷第08期
echnical Research and Development
2.2 线性回归
试验测定了不同温度下常用丙烯酸酯HDDA 、TPGDA 、TMPTA 两两混合与三者混合的黏度，将lgη
n i 、s i 、f i 进行了线性回归，比较了它们的复分别对w i 、
线性相关系数，结果列于表3。
从表3可以看出，与传统方程相比，用修正方程回归所得的线性相关系数有所提高。2.3 预测方程计算值与实验值的比较
lg η = Σ ni lg ηi 、 将lg η = Σ wi lg ηi 、 lg η = Σ si lg ηi 、
lg η = Σ fi lg ηi 方程的计算值与试验值进行了比较，结果如图2和图3所示，并计算了相对误差，结果列于表4和表5。
η/(m P a s )
O
O
CH 2
•
技术研发
70656055
ηexp
lg η=Σf i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σs i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σn i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σw i lg ηi 计算值ηcal
η/(m P a s )
•
[**************]5
[***********][**************]
温度／K
(a) m (HDDA):m (TMPTA)=1:4
[1**********]
ηexp
lg η=Σf i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σs i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σn i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σw i lg ηi 计算值ηcal
CH 2C C O CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2O C C
H
(a) HDDA
O
CH 3
CH 3
CH 3
O H
65
[***********][**************]
温度／K
CH 2CH C O CH 2CH O CH 2CH O CH 2CH O C CH CH 2
(b) TPGDA
O
O C CH CH 2
O
CH 2CH 2
O C CH CH 2
O
(c) TMPTA
η/(m P a s )
•
(b) m (HDDA):m (TMPTA)=4:1
[**************]08
[***********][**************]
温度／K
(c) m (HDDA):m (TPGDA):m (TMPTA)=1:1:1
ηexp
lg η=Σf i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σs i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σn i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σw i lg ηi 计算值ηcal
ηexp
lg η=Σf i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σs i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σn i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σw i lg ηi 计算值ηcal
CH 2CH C O CH 2C CH 2CH 3
图1 分子结构图
6050
ηexp
lg η=Σf i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σs i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σn i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σw i lg ηi 计算值ηcal
η/(m P a s )
4030
[***********]15
•
100
20
40
60
80
100
w(HDDA) ／％(a) HDDA与TMPTA混合
ηexp
lg η=Σf lg ηi 计算值ηcal lg η=Σs i i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σn i lg ηi 计算值ηcal lg η=Σw i lg ηi 计算值ηcal
353025
η/(m P a s )
•
20
η/(m P a s )
[***********][**************]
温度／K :(d) m (HDDA)m (TPGDA):m (TMPTA)=1:1:5
20151050
1:1:11:1:21:1:31:1:41:1:5
m (HDDA):m (TPGDA) :m (TMPTA)
图3 不同温度下混合物黏度预测方程
计算值与试验值的比较
•
(b) HDDA、TPGDA与TMPTA混合
图2 300.15 K下不同配方混合物黏度预测方程计算值与试验值的比较
从图2和图3可以看出，组成变化或是温度变化
lg η = Σ fi lg ηi 的计算值时，修正方程lg η = Σ si lg ηi 、
lg η = Σ ni lg ηi 的计算值比传统方程lg η = Σ wi lg ηi 、
都更接近实验值，在较高温度下，或是在含较多较复杂分子结构组分TMPTA 下，修正方程体现出了更好的适应性。
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