2·45GHz下常用有机试剂复介电常数的测量与研究

中 国 著 名大 型 电 子 器件研 究 所一一 一 电子 工 业 部 第 五 十 五 研 究 所电子 工业 部第 五 十 五 研 究 所 是 国 内 著 名 的 大 型 电子器 件 研究 所,成 立 于1 9 5 8 年 9 月,座 落 于 明 朝故 宫遗址 西 侧,西 距南 京 闹 市 区- 一~帝 i 街 口 约1 6 0 0米,东临 中外 驰 名 的 中 山 陵 风 景 区,交通 便 利,环境 幽静,是 理想 的 高科技 研 究 和 开发 的 场所。以含量为基础的称谓：标准物质、标准溶液、标准杂质溶液、标准对照品、标准样品、行标试剂、指示试剂、基准物质、基准试剂、化学基准、化学标准、仪器标准、分析试剂、一类试剂、二类试剂、超纯试剂、高纯试剂、当量试剂、医药标准、农药标准、光谱纯、色谱纯、电子纯、钢铁标样、生铁标样、煤标样、矿石标样等&hellip。标准物质、标准溶液、标准杂质溶液、标准对照品、标准样品、行标试剂、指示试剂、基准物质、基准试剂、化学基准、化学标准、仪器标准、分析试剂、一类试剂、二类试剂、超纯试剂、高纯试剂、当量试剂、医药标准、农药标准、光谱纯、色谱纯、电子纯、钢铁标样、生铁标样、煤标样、矿石标样等……。

但是 , 微波与化学反应体系之间相互作用的一些重大问题还未得到解决, 如微波加热过程中化学反应系统的非线性反射、非均匀加热等[ 2- 3]。解决这类问题 ,首先必须了解化学反应过程中混合物的电学性质与磁学性质, 而物质的宏观电学和磁学性质都用其介电常数和磁导率来描述 。对于大部分是非磁性材料的有机试剂 , 微波与反应体系相互作用的特性集中体现在体系的等效复介电常数上[ 4-5]。了解各种常用试剂的复介电常数 , 可以进一步了解各种化学试剂对微波的吸收和反射的情况。而很多试剂的复介电常数无法从现有文献中得到 。本文利用谐振腔微扰法测定了在 2.45GH z室温下各类常用有机试剂的复介电常数, 结果显示:醇类试剂复介电常数实部与虚部都较大 ;酮类试剂复介电常数实部相对较大 ,而虚部较小;酸类试剂复介电常数实部和虚部都较小 ;烷烃和苯类试剂实部 ,虚部更小。同时 ,随着碳链增加, 所有试剂的复介电常数的实部与虚部均有下降趋势 。这些测试和分析结果将为微波辅助有机合成提供了有益参考。1实验与方法1.1谐振腔微扰法测试复介电常数微扰法自 1943年由 Bathe和 Schw inger提出后,在理论与技术中获得广泛应用。

而谐振腔微扰法则已成为测定介质复介电常数的一种重要方法[ 6 -7]。其基本假设包括:(1)介质样品放入后引起的谐振频率的相对变化量很小;(2)除了在介质样品的附近外 ,由于样品的放入引起场结构的变化很小 。在利用 H 105 矩形谐振腔测量小介质样品时 ,满足上述微扰条件。测量时分别测量扰动前后的谐振频率和相应的衰减值, 利用下列公式可计算出介质介电系数的实部和虚部[ 7]。ε′=1+ 12v 0v sΔff 0(1)ε′= 14v 0v skQ 0 (2)其中 k =10A- 1, A = 120 (S021 -Si21 ), v 0 、v s 分别为腔体和样品体积, Δf为引入样品后的频偏, f 0 为空腔的谐振频率, Q 0 为空腔的品质因数 , S021 和 Si21分别为引入样品前后的 S参数的值.1.2试剂与实验测试系统采用 Aglient E8362B网络分析仪和 BJ22波导的 H 105 矩形谐振腔组成测量系统 ,见图 1。采用微扰法进行测量 ,中心频率为 2.45GHz, 测量频带为2.25GHz - 2.55GHz, 测试点数为 16001点 , 校准第 10期 华 伟等:2.45GHz下常用有机试剂复介电常数的测量与研究方式为电子校准 。

稳定性：在通常贮存的条件下稳定.溶于丙酮和甲醇,那么应该溶于大部分的有机溶剂,你可以试试异辛酸（228℃） ,或者是硝基乙烷 114.0 辛烷 125.67 几乎不溶于水,微溶于乙醇,与醚、丙酮、石油醚、苯、氯仿、汽油混溶乙酸丁酯 126.11 优良有机溶剂,广泛应用于医药行业,还可以用做萃取剂氯苯 131.69 能与醇、醚、脂肪烃、芳香烃、和有机氯化物等多种有机溶剂混溶对二甲苯 138.35 不溶于水,与醇、醚和其他有机溶剂混溶二甲苯 138.141.5 不溶于水,与乙醇、乙醚、苯、烃等有机溶剂混溶,乙二醇、甲醇、2-氯乙醇等极性溶剂部分溶解间二甲苯 139.10 不溶于水,与醇、醚、氯仿混溶,室温下溶解乙睛、dmf等醋酸酐 140.0 邻二甲苯 144.41 不溶于水,与乙醇、乙醚、氯仿等混溶环己酮 155.65 与甲醇、乙醇、苯、丙酮、己烷、乙醚、硝基苯、石油脑、二甲苯、乙二醇、乙酸异戊酯、二乙胺及其他多种有机溶剂混溶糠醛 161.8 与醇、醚、氯仿、丙酮、苯等混溶,部分溶解低沸点脂肪烃,无机物一般不溶邻甲酚 190.95 微溶于水,能与乙醇、乙醚、苯、氯仿、乙二醇、甘油等混溶n,n-二甲基苯胺 193 微溶于水,能随水蒸气挥发,与醇、醚、氯仿、苯等混溶,能溶解多种有机物对甲酚 201.88 n-甲基吡咯烷酮 202 硝基苯 210.9 喹啉 237.10 乙二醇碳酸酯 238 二甘醇 244.8。一叶萩，硅钨酸试剂，碘化钾试剂，碘化铋钾试剂，石油醚，氨水，氯仿复介电常数测试，苯，乙醇，乙醚无水乙醇，10%硝酸无水乙醇液，无水乙醇，乙醚，碘甲烷，丙酮，甲醇复介电常数测试，氧化铝（碱性Ⅱ~Ⅲ，粒度＞200目)。硅油不溶于水、甲醇、乙二醇和乙氧基乙醇，可与苯、二甲醚、甲基乙基酮、四氯化碳或煤油互溶，稍溶于丙酮、二恶烷、乙醇和了醇。

其结果具有很好的重复性。测量时 , 采用仪器自动定位最大值的方法 ,有效地避免了人为的操作误差。同时, 用 16001个频率采样点测试时, 频率间隔小于 20KH z,比较 2.45GHz的中心频率 , 其造成的频率测试误差在 10-4 量级。对于微扰法测试中的系统误差 ,其介电系数实部的系统误差在 3 ～ 5%[ 7]。通过我们以室温下去离子水 (介电系数实部为78)和聚四氟乙烯 (介电系数实部为 2.08)为例,采用有限元法对矩形谐振腔微扰法进行数值模拟计算的结果表明,在我们采用的小体积微扰(体积比达到 10-6 量级 )时 ,模拟计算出的介电系数实部与其介电系数实部的值比较, 去离子水的误差小于 2%, 而聚四氟乙烯误差小于 1%。实测时利用微扰法测量的去离子水和聚四氟乙烯的介电系数实部分别为 76.23和 2.05, 差异分别为 2.3%和1.4%。这就说明 ,通过利用微扰法进行小体积微扰的测量结果是可信的。2.2结果讨论根据德拜方程:ε*=ε∞ +εS -ε ∞1 +iωτ(3)其中 ε∞ 为光频时介质的介电系数, ε S 为静电场中介质系数 , τ为松弛时间 , εS 、ε ∞ 和 τ都是温度的函数。

在低频区 ,也就是 ωτ<1时, 各种极化均来得及建立 ,复介电常数实部 ε′→εS , 损耗基本来自于电导损耗 。在松弛区 ,也就是 ωτ≈1时 ,外加电场的周期可与松弛时间相比拟, 在松弛极化建立的过程中, ε′ 明显减小 ,而介电损耗增加。在高频区ωτ远大于 1,松弛极化来不及建立, 介质极化全部由位移极化提供,此时 ε′→ε∞ ,这时也不会产生松弛损耗,所以每个周期内引起的损耗减少, 但是每秒内的周波数增加, 使介质损耗还是增加, 并且趋于定值。当频率升高时 , 介质损耗的最大值向高温方向移动, 同样, 当温度增加时, 介质损耗的最大值向高频移动。由于测试在 2.45GHz恒温条件下进行且所用溶剂都是不导电的 , 所以其损耗主要来自松弛损耗。醇类物质极性强 ,其介电常数实部大, 其相应虚部也比较大。随着碳链长度增加, 其实部虚部同时降低 ,但是当碳链上引入新的羟基时, 其实部和虚部都增加较为明显。

2．化学性质由于苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键与碳碳双键之间的独特的键，所以它既有饱和烃的性质，又有不饱和烃的一些性质(苯的性质比不饱和烃的性质稳定)。碳正离子作为亲电试剂进攻芳环形成中间体 s-络合物，然后失去一个质子得到发生亲 电取代产物：。 1 +h①. 机理 c chxc cx c ch+c ch慢c chx快x碳正离子在慢步骤中发生亲电试剂进攻双键碳，所以叫亲电加成反应。