吸热型碳氢燃料的核磁共振和色谱/ 质谱分析及热力学性质

    方文军3 雷群芳 林瑞森

    (浙江大学化学系,杭州310027)

    摘 要 测定两种吸热型碳氢燃料的1H 和13C NMR 谱,从NMR 等实验数据计算得到平均分子结构参数。

    以基团贡献法为桥梁,总结定量结构2性能关系,从NMR 结构信息预测了燃料的蒸发焓和燃烧焓,与热力学

    实验结果吻合良好。用GC/ MS 分析燃料的化学组成,检出主要由脂肪烃、芳烃和环烷烃3 类构成的60 余种

    烃类化合物,为吸热型碳氢燃料的结构和特性表征以及燃料的开发提供重要信息。

    关键词 吸热型碳氢燃料, 核磁共振,色谱/ 质谱,基团贡献法, 热力学性质,定量结构2性能关系

    2003203220 收稿;2003210209 接受

    本文系国家“863”项目(86322) 和浙江省分析测试基金(No. 03101) 资助项目

    1 引 言

    吸热型碳氢燃料1 ,2 是为满足将来高超音速飞行需要而研制的一类新型燃料。它既作冷却剂又作

    燃料,可以提高能量利用率, 减少飞行器的负载,具有很高的商业和军事应用前景,有关基础研究受到

    重视3 ,4 。从根本上讲,燃料的性能取决于化学组成和结构。但由于吸热型碳氢燃料组分极其复杂,有

    关组成分析及其与性能关系的研究报道很少。核磁共振(NMR) 、色谱( GC、LC) 和质谱(MS) 等可以较

    好地用于复杂体系的组成分析4 ～6 。本实验通过1H NMR、13C NMR 和GC/ MS 等手段,研究吸热型碳

    氢燃料的平均分子结构和主要化学成分,获得重要的微观结构参数,并与宏观热力学性质联系起来,研

    究组成2结构2性能间的定量关系(QSPR) ,为吸热型碳氢燃料的性能衡量、研制开发及飞行器冷却系统

    和发动机燃油系统的模拟设计提供基础信息。

    2 实验部分

    2. 1 试样及其性质测定

    采用FY2 Ⅱ型实沸点蒸馏仪切割原油, 获得不同沸点范围的馏分油。蒸馏柱和蒸馏釜为

    1Cr18Ni9Ti 不锈钢材质,柱内径36 mm ,内填Φ4 mm ×4 mmθ型网环填料,填料高度600 mm ,理论塔

    板数16 ,釜容积10 dm3 。分别在常压、残压13. 33 kPa 和残压1. 33 kPa 下,切取沸点< 200 ℃、200～

    300 ℃和300～400 ℃馏分油,经过精制和调配获得吸热型碳氢燃料试样 ......