PET/PLA共混物相容性的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟方法在COMPASS力场下,研究了不同质量比(90/10、70/30、50/50、30/70和10/90)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚乳酸(PLA)共混物的相容性。研究结果表明,不同比例下共混物的Flory-Huggins相互作用参数(χ)均小于χcritical,可以预测PET与PLA两者具有良好的的相容性。对不同比例的PET/PLA共混物中C-C原子对分子间径向分布函数的分析进一步证明PET/PLA共混物是相容的。通过分析共混物中不同组分羰基上的O和羟基上的H原子对分子间径向分布函数发现,PET和PLA分子链间可以形成C=O…H-O氢键,有利于其共混物形成相容体系。

PET/PLA共混物中小分子扩散行为的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟方法研究了O2、CO2小分子在不同质量比(90/10、70/30、50/50、30/70和10/90)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚乳酸(PLA)共混物中的扩散行为,基于Einstein关系式计算了小分子在共混物中的扩散系数。讨论了不同探针半径对自由体积分数(FFV)的影响以及自由体积分数与扩散系数的关系。研究结果表明,探针半径越大,自由体积分数越小;扩散分子的动力学半径越小,在同一比例PET/PLA共混物中的扩散系数越大,与自由体积理论取得统一。当PET/PLA共混物质量比为70/30时共混物的阻隔性能最好。

尼龙6/季铵盐/蒙脱土复合材料介观-宏观模拟

采用耗散粒子动力学(DPD)和有限元分析方法(FEM)对十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)改性蒙脱土(MMT)的尼龙6(PA6)/季铵盐(Quat)/MMT纳米复合材料进行了研究。通过将分子动力学(MD)模拟得到的非键相互作用能转化为介观DPD模拟中的各珠子间的相互作用参数,用DPD模拟方法研究了共混物的介观形貌。通过将DPD模拟得到的介观形貌转化为宏观模拟中有限元分析(FEM)的输入结构,采用FEM方法预测了共混物的力学性能。FEM分析结果表明,共混物为各向异性材料,在zz方向的拉伸模量(E)与文献值基本一致,且比垂直于zz方向(xx和yy方向)的低得多。

尼龙6/季铵盐/蒙脱土纳米复合材料的分子动力学模拟

通过分子动力学(MD)模拟方法对十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)改性蒙脱土(MMT)的尼龙6(PA6)/季铵盐/MMT纳米复合材料共混体系的微观分子结构进行了研究。结果表明,MD模拟平衡后季铵盐分子平铺在MMT上,几乎覆盖了MMT的整个表面,PA6塌缩在季铵盐分子上,没有直接与MMT表面相接触;季铵盐与MMT之间存在强烈的相互作用,季铵盐中的非极性长链烷基通过范德华力与高分子链发生作用,烷基链数越少作用越强;季铵盐中的极性基团(卤素取代基)通过静电力与MMT相作用,取代基电负性越大,作用越强;烷基链数越多,高分子链越容易插入MMT片层中;10 nm^25 nm为季铵盐和PA6相互作用的界面区。

PP/PA11共混物相容性的介观动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了聚丙烯(PP)/尼龙11(PA11)共混物的相互作用参数,并将其转化为介观动力学MesoDyn模拟的输入参数。MesoDyn模拟研究了PP和PA11介观相分离行为,得到了共混物的介观形貌与动力学演变过程。结果表明,通过比较混合物的有序度参数的大小可以判断混合物的相容性,当PP/PA11为90/10时,混合物具有一定的相容性。通过模拟得到的等密度图可以观察混合物的介观形貌,其形貌与实验结果基本一致。

PP/PA11共混物微、介观形态的分子模拟

采用分子动力学(MD)和介观动力学(MesoDyn)模拟方法研究了不同质量含量(10/90、30/70、50/50、70/30和90/10)PP/PA11共混物的相容性和介观形态结构。通过对MD模拟得到Flory-Huggins相互作用参数和PP-PP、PA11-PA11及PP-PA11分子间C—C原子对的径向分布函数,研究表明:当PP与PA含量为90/10时两者具有一定的相容性,而其他比例的相容性则较差。为了进一步研究共混物的介观形态结构,采用MesoDyn模拟方法在介观尺度对共混体系的介观形貌进行了研究,将通过MD模拟计算的分子间相互作用参数和其他结构参数(重复单元个数、聚合度和极限特征比等)转化为MesoDyn模拟的输入参数,实现了微、介观多尺度模拟的连接。介观模拟得到的共混物形貌图进一步证实了分子动力学模拟得到的结果。

HTPB/增塑剂共混物的介观动力学模拟

高分子粘接剂与小分子增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)的相分离会严重影响端羟基聚丁二烯(HTPB)固体推进剂的使用性能。文中应用分子动力学(MD)和介观动力学(MesoDyn)模拟方法研究了不同增塑剂含量和温度对HTPB/DOS共混物的相容性和介观形貌的影响。结果表明,在室温时当增塑剂DOS的含量为6%时,HTPB和DOS的相容性最好;随温度升高,HTPB/DOS共混物的相容性得到改善,当温度低于228K时,共混物会产生明显的相分离。

PLA/PA11共混物的制备与分子动力学模拟

采用熔融共混法制备了不同比例的(0/100,10/90,30/70,50/50,70/30,90/10,100/0)生物基聚乳酸/尼龙11(PLA/PA11)共混物。通过动态力学性能(DMA)测试、XRD分析、扫描电镜(SEM)形貌观察、力学性能测试、红外光谱(IR)分析和分子动力学(MD)模拟研究了PLA/PA11共混物结构与性能的关系。DMA测试和MD模拟均证明任意比例下PLA与PA11为不相容体系,XRD分析表明当PLA/PA11含量为70/30时,PLA会发生一定程度的结晶,SEM结果显示此时两者会出现明显的界面,力学性能最差,MD模拟的结合能和径向分布函数g(r)表明两者会产生一定的氢键相互作用,但氢键作用较小,不足以改善两者的相容性。

分子动力学模拟研究聚乳酸/聚酰胺11共混物的相容性

采用分子动力学(MD)模拟方法在COMPASS力场下,研究了不同质量比(10/90,30/70,50/50,70/30和90/10)聚乳酸(PLA)/聚酰胺11(PA11)共混物的相容性.研究结果表明:不同比例下PLA/PA11共混物的Gibbs自由能变化均大于零,其共混物很难形成均相体系;共混体系结合能的计算以及不同组分分子间C—C原子对径向分布函数的分析揭示了PLA和PA11的相互作用主要源自其分子间的范德华力;此外,模拟得到的所有比例下共混物的Flory-Huggins相互作用参数(χ)均大于临界Flory-Huggins相互作用参数(χcritical),进一步证明PLA与PA11不能形成相容体系。

PA6/PPS共混物介观形貌的DPD模拟

应用耗散粒子动力学(DPD)模拟方法研究了PA6/PPS共混物的介观形貌及动力学演变过程.详细分析了不同比例下PA6/PPS共混物的介观形貌、密度、扩散系数以及界面张力等变化情况,同时还考察了不同剪切速率对体系介观形貌的影响.结果表明,PA6/PPS共混物中随PA6含量的增加,PA6的介观形貌依次出现球状、柱状、层状以及连续相等结构,PA6的扩散系数大于PPS,说明PA6的加入可以改善共混物的加工流动性,这与文献报道的实验结果相一致.同时剪切速率的大小对PA6/PPS体系形貌有着重要影响.

PCl_5与NH_4Cl反应生成六氯环三磷腈的链引发反应机理的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法研究了五氯化磷与氯化铵反应生成六氯环三磷腈的链引发过程的微观反应机理.在GGA-HCTH/DND理论水平下优化了反应路径上存在的反应物、中间体、过渡态及产物的几何构型,并通过频率分析确认了过渡态的结构.计算结果表明,该链引发是一个非常复杂的反应过程,反应路径上存在多种中间体和过渡态,并且这一过程为吸热反应,必须在加热条件下才能发生.其中IM2经由过渡态TS2脱掉一个氯化氢生成IM3的路径的能垒最低,仅为12.18 kJ/mol.IM5+PCl5经由过渡态TS5脱掉一个氯化氢生成IM6的过程能垒最高,值为174.83 kJ/mol,故这一步骤是整个反应的速控步骤.得到的产物为[Cl3P…N…PCl3]+PCl-6,与实验吻合.