线形高分子链共混熔体的结构和动力学性质

发布时间：2017-10-24 09:26

  本文关键词：线形高分子链共混熔体的结构和动力学性质

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【摘要】：本论文对线形高分子链二元共混熔体在平衡态和非平衡态下的结构和动力学性质进行了研究,这些性质包括均方末端距、均方回转半径及其张量分量、扩散系数、松弛时间、黏度、第一、二法向应力函数,取向抑制参数等。我们使用分子动力学方法对满足经典动力学方程的粒子的各个时刻不同坐标位置的粒子的统计平均,得出其动力学性质;为了节省计算时间,我们采用高性能的并行计算编程技术-MPI(Message Passing Interface);控温方法使用DPD热浴。模拟的结果包括:在平衡态(不存在外力场)下,线形二元高分子链共混熔体的体积分数或重均分子量(多分散性),对均方末端距以及均方回转半径的影响都很小,接近于理想链的情况。在平衡态下的二元线形高分子共混熔体中,短链比单分散体系的高分子链扩散的慢,长链比其单分散体系时扩散的快;同样共混体系中,短链比单分散体系的高分子链松弛的慢,长链比单分散体系的高分子链松弛的快。在非平衡态(外加剪切场)下的二元线形高分子共混熔体中(以下简称共混熔体),从黏度-剪切速率的曲线中可以看到,都有一个先平台再转折最后快速下降的趋势,表现为典型的高分子聚合物剪切变稀行为,平台区域对应的黏度称为零切黏度,平台的高度随着重均分子量的增加而增加(即随着短链体积分数的增加平台的高度会降低)。在平衡态下我们得到零切黏度和体积分数存在简单线性关系:η=Φηa+(1-Φ)ηb,其中Φ为短链所占的体积分数。在非平衡态(外加剪切场)下的共混熔体中,随着剪切速率的增大,长链和短链均被拉伸,均方回转半径和均方末端距均会增加。在非平衡态(外加剪切场)下的共混熔体中,随着剪切速率的增加,均方回转半径张量的流场方向分量增加,而梯度方向分量和涡度方向分量减小。体积分数对各分量大小的影响很小。在非平衡态(外加剪切场)下的共混熔体中,随着剪切速率的增大,第一法向应力和第二法向应力的负值都增大;在较低的剪切速率下,随着短分子链体积分数的增加,第一法向应力和第二法向应力的负值都减小。在非平衡态(外加剪切场)的共混熔体中,随着剪切速率的增加,取向拟制参数趋于一致。对短链而言,在低剪切速率下,随着短链体积分数的增加,取向拟制参数增加;对长链而言,在低剪切速率下,随着长链体积分数的增加,取向拟制参数减小。
【关键词】：共混 高分子 结构流变学 动力学
【学位授予单位】：伊犁师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 前言10-17
• 1.1 引言10
• 1.2 高分子结构10-11
• 1.2.1 高斯链10-11
• 1.2.2 均方末端距和均方回转半径11
• 1.3 高分子动力学11-14
• 1.3.1 扩散系数与特征时间11-12
• 1.3.2 Rouse模型12-13
• 1.3.3 Zimm模型13
• 1.3.4 蠕动模型13-14
• 1.4 高分子共混体系的研究进展14-15
• 1.5 模拟方法概述15-16
• 1.6 研究内容和意义16-17
• 第二章 模拟方法介绍17-22
• 2.1 分子模拟17-18
• 2.1.1 分子动力学方法17-18
• 2.1.2 耗散粒子动力学方法18
• 2.2 模拟方法18-22
• 2.2.1 初始位置18
• 2.2.2 初始速度18-19
• 2.2.3 截断距离19
• 2.2.4 约化单位19-20
• 2.2.5 格子索引法20
• 2.2.6 周期性边界条件20
• 2.2.7 最近邻像20
• 2.2.8 Lee-Edward边界条件20-21
• 2.2.9 相互作用势能21
• 2.2.10 热浴21-22
• 第三章 平衡态下线形高分子共混熔体的结构和动力学性质22-29
• 3.1 引言22
• 3.2 高分子二元共混热力学22-25
• 3.3 模型和模拟结果讨论25-29
• 3.3.1 模型25
• 3.3.2 模拟结果与讨论25-29
• 第四章 非平衡态下线形高分子共混熔体的结构和动力学性质29-40
• 4.1 引言29-32
• 4.2 模型和模拟结果讨论32-40
• 4.2.1 模型32-33
• 4.2.2 模拟结果与讨论33-40
• 第五章 结论40-42
• 参考文献42-46
• 致谢46-47
• 作者简介47

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