基于分子模拟聚丁二酸丁二醇酯/明胶复合材料相容性的研究
发布时间：2022-01-10 02:30
采用Materials Studio （MS7.0）分子动力学模拟通过休金斯参数（χ）、混合能计算（Emix）、内聚能密度（CED）和径向分布函数（RDF）等参数的计算,预测了聚丁二酸丁二醇酯（PBS）与明胶（GEL）、纳米明胶（GNPs）共混时的相容性。其结果表明,在一定温度、压力条件下的体系中,PBS/GNPs复合材料的Emix和χ小于PBS/GEL的Emix和χ;RDF的计算也表明了PBS与明胶之间的作用力主要是氢键和静电吸附。其次将PBS基体与不同浓度的GEL和GNPs溶液进行溶剂杂交,制备了PBS/GEL、PBS/GNPs的复合材料。使用SEM观察了GEL和GNPs在复合材料中的分散状况,并用FTIR和XPS探究了GEL、GNPs与PBS的复合杂交机理。研究结果表明:GNPs暴露-OH更容易与PBS形成氢键,具有更好的相容性,也进一步验证了分子模拟的预测。
【文章来源】：功能材料. 2020,51(02)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
(a)优化后单体结构结构图和(b)优化后单体空间立体结构图
本研究采用Materials Studio (MS7.0) 分子模拟软件对PBS与GEL、GNPs进行共混建模,首先用Discover模块对PBS及GNPs进行结构优化,而后在Build模块对构成的PBS、GNPs的重复结构单元进行结构的几何优化和能量优化[20]。在Modules模块中Amorphous Cell模块进行构建高分子晶格模型;Focite模块计算复合材料的共混结合能,设置PBS为基体,GEL、GNPs为配体,在COMPASS力场中以323 K,0.101 MPa,时间步长为1fs时运行NVT,将周期性边界盒子构型以50 ps MD模拟,在将以500 ps MD模拟运行NPT。根据分子模拟采用Blend Analysis对体系的能量进行参数分析。其模型构建过程如图2所示。1.2 实验方法
在模拟计算时唯有运行体系保持平衡状态时才能复合现实模拟,而温度和能量接近于某定值时才能判定为平衡状态[23]。图3(A/B)分别是两种复合材料在323 K NPT运行时50 ps和500 ps的模拟时长和度。结果显示出模拟时长为500 ps时温度更趋近于323 K;因此运行能量与模拟时长为500 ps的状态(图3C/D)能量也趋于定值。由图可知,PBS/GNPs复合材料的动能、非健能与总能量都显著低于PBS/GEL,因此猜测PBS、GNPs具有更好的相容性。2.1.2 复合相互作用参数与结合能分布曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]TPU/Leu可剥离膜的防腐性能及分子动力学模拟[J]. 李艺晨,张敏,翁云宣,韩俊文,李成涛. 精细化工. 2019(07)
[2]氯化镁/甘油改性淀粉/聚丁二酸丁二醇酯共混材料的结构与性能[J]. 高俊,邹琴,吴鹏伟,张熙. 高分子材料科学与工程. 2018(07)
[3]聚氨酯与聚氯乙烯的相容性分子模拟及共混膜的性能[J]. 刘美惠,沈惠玲,李小江,王双双. 高分子材料科学与工程. 2018(07)
[4]Molecular Dynamics Simulation of the Glass Transition Temperature of Fullerene Filled Cis-1,4-polybutadiene Nanocomposites[J]. Yang-Yang Gao,Feng-Yan Hu,Jun Liu,Zhao Wang. Chinese Journal of Polymer Science. 2018(01)
[5]三种天然纤维对PBS降解性能的影响[J]. 黄志良,余娜,吴俊,陶旗,刘廷国,钱立武. 塑料科技. 2017(12)
[6]不同增容剂对PUR-T/亮氨酸复合材料性能的影响[J]. 张敏,李艺晨,王蕾,张璐. 工程塑料应用. 2017(10)
[7]鲢鱼皮明胶-海藻酸钠复合膜的制备与性能[J]. 郭开红,张蕾蕾,吴晓翠,熊善柏,胡筱波. 食品科学. 2018(07)
本文编号：3579887
【文章来源】：功能材料. 2020,51(02)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
(a)优化后单体结构结构图和(b)优化后单体空间立体结构图
本研究采用Materials Studio (MS7.0) 分子模拟软件对PBS与GEL、GNPs进行共混建模,首先用Discover模块对PBS及GNPs进行结构优化,而后在Build模块对构成的PBS、GNPs的重复结构单元进行结构的几何优化和能量优化[20]。在Modules模块中Amorphous Cell模块进行构建高分子晶格模型;Focite模块计算复合材料的共混结合能,设置PBS为基体,GEL、GNPs为配体,在COMPASS力场中以323 K,0.101 MPa,时间步长为1fs时运行NVT,将周期性边界盒子构型以50 ps MD模拟,在将以500 ps MD模拟运行NPT。根据分子模拟采用Blend Analysis对体系的能量进行参数分析。其模型构建过程如图2所示。1.2 实验方法
在模拟计算时唯有运行体系保持平衡状态时才能复合现实模拟,而温度和能量接近于某定值时才能判定为平衡状态[23]。图3(A/B)分别是两种复合材料在323 K NPT运行时50 ps和500 ps的模拟时长和度。结果显示出模拟时长为500 ps时温度更趋近于323 K;因此运行能量与模拟时长为500 ps的状态(图3C/D)能量也趋于定值。由图可知,PBS/GNPs复合材料的动能、非健能与总能量都显著低于PBS/GEL,因此猜测PBS、GNPs具有更好的相容性。2.1.2 复合相互作用参数与结合能分布曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]TPU/Leu可剥离膜的防腐性能及分子动力学模拟[J]. 李艺晨,张敏,翁云宣,韩俊文,李成涛. 精细化工. 2019(07)
[2]氯化镁/甘油改性淀粉/聚丁二酸丁二醇酯共混材料的结构与性能[J]. 高俊,邹琴,吴鹏伟,张熙. 高分子材料科学与工程. 2018(07)
[3]聚氨酯与聚氯乙烯的相容性分子模拟及共混膜的性能[J]. 刘美惠,沈惠玲,李小江,王双双. 高分子材料科学与工程. 2018(07)
[4]Molecular Dynamics Simulation of the Glass Transition Temperature of Fullerene Filled Cis-1,4-polybutadiene Nanocomposites[J]. Yang-Yang Gao,Feng-Yan Hu,Jun Liu,Zhao Wang. Chinese Journal of Polymer Science. 2018(01)
[5]三种天然纤维对PBS降解性能的影响[J]. 黄志良,余娜,吴俊,陶旗,刘廷国,钱立武. 塑料科技. 2017(12)
[6]不同增容剂对PUR-T/亮氨酸复合材料性能的影响[J]. 张敏,李艺晨,王蕾,张璐. 工程塑料应用. 2017(10)
[7]鲢鱼皮明胶-海藻酸钠复合膜的制备与性能[J]. 郭开红,张蕾蕾,吴晓翠,熊善柏,胡筱波. 食品科学. 2018(07)
本文编号：3579887
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