模拟聚乙烯块体相变和导热的粗粒化模型和势场建立

建立适用于介观尺度聚乙烯块体相变和导热分子模拟的粗粒化模型及势场,并对其进行验证。基于全原子分子动力学模拟结果,采用多态-迭代玻尔兹曼变换法进行粗粒化分子动力学模拟来获得粗粒化势场。结果表明:粗粒化势场采用函数形式的势能描述,易于使用;对比全原子模拟结果,粗粒化势场能够较准确地模拟聚乙烯块体的静态结构性质;聚乙烯块体在300 K和500 K下密度的模拟值与实验值误差小于3%,玻璃化转变温度和熔化温度的模拟值与实验值相符较好;单链聚乙烯导热系数的粗粒化势场模拟值与全原子模拟值较一致,无序聚乙烯块体导热系数的模拟值与实验值吻合较好。研究结果为介观尺度聚乙烯的导热研究提供了一种更高效的模拟方法。

粗粒化模拟研究结晶聚乙烯的导热性能

聚乙烯(polyethylene, PE)作为应用最为广泛的聚合物材料,具有优良的力学和加工性能.为了研究聚乙烯材料的导热性能,构建了结晶聚乙烯的粗粒化模型,利用分子动力学模拟研究方法探索了结晶对聚乙烯本征导热性能的影响.首先,利用玻尔兹曼反演法和实验数据优化相结合的方法,建立了研究结晶聚乙烯导热性能的粗粒化模型.为了验证体系参数的正确性,通过测试粗粒化模型体系的玻璃化转变温度、热膨胀系数、均方回转半径、扩散系数以及导热系数等物性数据与实验和文献报道的数据进行比对分析.利用建立的结晶聚乙烯模型,研究了在拉伸形变过程中,结晶度和晶粒尺寸对聚乙烯结晶体系导热性能的影响,结果表明高结晶度的体系更容易被拉伸取向形成高导热体系.在相同结晶度下,球晶尺寸越大的体系,越容易形成高导热体系.模拟结果对于研究结晶高分子体系的本征导热性能具有重要的参考价值.