本实验选用铝作为样品盒的材料测量高压下[C4mim][BF4]的密度。首先制作两个圆柱形铝标样，质量分别为7.4974 g和14.8345 g，外径为20 mm，利用压力机和活塞圆筒装置对其进行压缩实验，从而标定系统误差。其压缩距离与压强的关系如图7-9所示。

当压强低于400 MPa时，两个圆柱形铝标样的压缩距离随压强变化的曲线均呈现较大的波动性，这可能是由于压强较低时圆柱形铝标样与活塞圆筒装置的样品腔之间没有紧密接触。特别是在200～300 MPa的压强范围内，质量为14.8345 g的标样的压缩距离基本保持不变，这可能是由于圆柱形铝标样与活塞圆筒装置的样品腔之间出现了摩擦力，随着摩擦力的消除，压缩距离在300～400 MPa的压强范围内迅速增大。当压强高于400 MPa时，压缩距离随压强变化的曲线近似线性增加。这说明:如果以铝作为样品盒材质，压缩距离与压强的关系在400～1000 MPa压强范围内呈现出很好的线性关系。对该压强范围内压缩距离随压强变化的曲线进行线性拟合，如图7-10所示。质量分别为7.4974 g和14.8345 g的铝标样压缩距离与压强的线性拟合关系分别为

图7-9　铝标样压缩距离与压强的关系

可得铝圆柱状标样压缩距离ΔL系:

式中，P为压强，MPa；m为铝的质量，g。利用该式可计算任意质量的铝样品盒由于实验装置和样品盒形变产生的系统误差，以达到对压缩距离测量值修正的目的，式(7-10)适用于400～1000 MPa的压强范围。

[C4mim][BF4]采用两个倒扣的铝盒进行封装，以确保液体不会泄漏。铝盒整体外径为20.0mm，高度为17.0mm。样品盒由两部分构成，外盒高度为7.5mm，外径为20.0 mm，内径为19.0 mm，壁厚为0.5 mm，深度约为6.0 mm，底厚约为1.5 mm。内盒高度为15.5 mm，内径为18.0 mm，深度约为14 mm，底厚约为1.5 mm。在盒口处深度6.0 mm的范围内壁厚为0.5 mm，外径为19.0 mm，其他部分壁厚为1.0 mm，外径为20.0 mm。铝盒质量为5.2468 g，代入式(7-10)，即可得到系统误差。

装样时，将[C4mim][BF4]注入内盒中，没过盒口(由于样品的黏度比较大，具有较大的表面张力，因此可使其液面略高于内盒)，最后盖上外盒。称量去除样品盒的质量，可得样品盒中[C4mim][BF4]的质量m0为4.0510 g，采用连续加压的方式对装有样品的盒子在常温(298 K)下进行压力测试，得到了压缩距离与压强的关系曲线，如图7-11所示。

图7-10　400～1000 MPa压强范围内铝标样压缩距离与压强的线性拟合(虚线为拟合线)

图7-11　常温(298 K)时[C4mim][BF4]压缩距离与压强的关系

如图7-11所示，压缩距离与压强的关系曲线在压强较低时出现波动性，在400～1000 MPa压强范围内比较平滑，且压缩距离与压强的关系曲线没有出现突变，这说明该压强范围内离子液体没有发生相变。

由此可以获得高压下[C4mim][BF4]的密度，如表7-2所示。

表7-2　高压下[C4mim][BF4]密度(室温278 K)

由于常温常压下[C4mim][PF6]的相变点在500 MPa附近，而铝盒能获取400～1000 MPa压强范围内的密度数据。因此不能用其获取高压下[C4mim][PF6]的密度，下面的实验中选用聚四氟乙烯作为样品盒的材料。首先制作两个圆柱形聚四氟乙烯标样，质量分别为8.8521 g和12.5112 g，外径为20 mm。为获取系统误差与样品盒质量以及装置形变之间的关系，对两个圆柱形标样进行压缩实验，其压缩距离与压强之间的关系如图7-12所示。(www.daowen.com)

图7-12　聚四氟乙烯标样压缩距离与压强的关系

标样的质量越大，体积也越大，在压缩的时候其形变量也越大。在压强很低时，增加同样的压强，样品产生较大的形变量，这可能是由于样品和装置之间没有紧密接触，具有较大的可压缩空间。而在600 MPa以上，样品的形变量随压强变化的斜率明显增大，这可能是由于聚四氟乙烯在550 MPa左右发生了相变，导致压缩量迅速增大。去除前面误差较大的初始部分和550MPa之后的部分，标样的压缩距离随压强的变化曲线在200～550MPa之间近似线性变化，线性拟合曲线如图7-13所示。质量分别为8.8521 g和12.5112 g的聚四氟乙烯标样压缩距离与压强的线性拟合关系分别为

图7-13　200～550 MPa压强范围内聚四氟乙烯标样压缩距离与压强的线性拟合(虚线为拟合线)

可得聚四氟乙烯圆柱状标样压缩距离ΔL系:

式中，P为压强，MPa；m为聚四氟乙烯的质量，g。利用该式可计算任意质量的聚四氟乙烯样品盒由于实验装置和样品盒形变产生的系统误差，以达到对压缩距离测量值修正的目的，该式适用的压强范围为200～550 MPa。

[C4mim][PF6]采用两个倒扣的聚四氟乙烯盒子进行封装，以确保液体不会泄漏。盒子包括内外两部分，外盒高度20.0 mm，外径20.0 mm，内径18.0 mm，底厚约1.0 mm，孔深约19.0mm。内盒高度19.0mm，外径18.0mm，内径16.0mm，底厚约1.0mm，孔深约18.0 mm。盒子质量为7.2260 g，代入式(7-13)，即可得到系统误差。

装样方法与前面类似，[C4mim][PF6]的质量m0为4.9021 g。采用连续加压的方式对装有样品的盒子在常温(298 K)下进行压力测试，得到了压缩距离与压强的关系曲线，如图7-14所示。

虽然图7-14只在压强范围200～550 MPa的数据可靠，但从图中可以看出常温下，[C4mim][PF6]压缩距离与压强的关系曲线在360 MPa出现明显拐点，这说明样品的体积在该压强点发生明显变化。因此可以推测[C4mim][PF6]常温下在360 MPa发生相变，这与苏磊等(Su et al，2010)提出的相变压强点近似。

由此可以获得高压下[C4mim][PF6]的密度，如表7-3所示。

图7-14　常温(298 K)时[C4mim][PF6]压缩距离与压强的关系

表7-3　高压下[C4mim][PF6]密度(室温278 K)