羧酸酯分子結構有限元分析及液體熱導率估算

劉萬強, 陸海霞, 劉鳳萍, 陳冠凡, 岳 明, 仇明華

(湖南科技大學 化學化工學院, 理論有機化學與功能分子教育部重點實驗室, 湖南省高校QSAR/QSPR 重點實驗室, 湖南 湘潭 411201)

1 前 言

化學品和材料熱導率備受化學化工[1-2]、材料科學[3-4]等領域關注。羧酸酯是羧酸衍生物中的一類化合物，廣泛存在于自然界，是香料[5]、油脂[6]、涂料[7]、食品[8]、醫藥[9]、農藥[10]等各領域的原料或產品，其生產加工過程中的溫度高低對其性能的影響十分明顯。因此，對羧酸酯分子液體熱導率數據的掌握有著十分重要的意義。液體熱導率較難實驗測定，通常多以估算方法獲取[11]。如著名的Latini 法[12]、Sastri法[13]、Teja 法和Rice 法等[14]，都只有在對比溫度條件下才能進行估算，而Klass 法[15]等都是以基準溫度下熱導率實驗值為前提的。如文獻[11]中介紹的Arikol 和Gurbuz 方法，需要以溫度、臨界溫度、臨界壓力、分子量和標準沸點條件下的液體熱導率為前提條件。JAMIESON 和CARTWRIGHT 等[16-17]基于分子結構分析，給出了一個適用溫度范圍較廣的通用估算方程。此后，張克武等[18]基于氣體不平衡理論方程推導了液體熱導率估算方程。這些方法雖然都將液體熱導率的估算與分子結構緊密地聯系，但要準確地定量描述分子結構，給出物理意義明確的具體參數值仍然是液體熱導率估算方法中的難題[19]。本文將優化構型后的羧酸酯分子結構隱氫圖看作是一個無阻尼多自由度振動系統，然后用空間剛架元模型對其進行有限元分析，提取基頻、總頻、電荷-位移和溫度等4 參量構建羧酸酯分子液體熱導率估算模型，并由746 個羧酸酯分子液體熱導率實驗數據得出一個新的估算方程。……