类聚乙烯线性聚合物结晶记忆效应的分子动力学研究

发布时间：2017-07-28 23:03

  本文关键词：类聚乙烯线性聚合物结晶记忆效应的分子动力学研究

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【摘要】：高分子材料由于其优良特性被广泛应用于日常生活之中,因而在研究方面一直炙手可热。高分子根据其形态可分为结晶高分子和非结晶高分子,高分子链的高度缠绕以及相互贯穿,使得高分子的结晶不像小分子结晶那样易于观察和研究,因而高分子结晶的热力学和动力学过程一直是高分子领域内的最具挑战性的基础问题之一。聚合物晶体是非热力学平衡结构,它们的特征由结晶过程的动力学方法控制,使得结晶和熔融行为的实时性和微观性观察尤为重要,传统的实验方法高分子理论的研究提供了大量的依据,但是仍然存在局限性。而计算机仿真的发展和应用恰好弥补了这一缺口。本论文主要利用分子动力学的方法建立了类聚乙烯线性模型,并研究了类聚乙烯线性聚合物结晶过程的微观结构变化,实验结果表明结晶过程中分子链的运动情况符合Keller和Fischer的折叠链模型,在初始时近邻松散折叠,同时可以跨层折叠,到达最后的稳定状态时,呈现一种近邻规则折叠的状态;并通过研究不同熔融过程后体系的结晶行为揭示了熔融温度和熔融时间对结晶记忆效应的影响。除此之外,我们还通过VMD的微观视图与有序度的计算探究了熔融温度和熔融时间对结晶初期分子链结构的影响。此外,本论文通过微观上的有序度变化与宏观的体积变化进行对比来验证本实验模型和计算方法的合理性,结果表明,本论文建立的模型结构可以在微观上的观测和宏观上的计算达成一致,说明了其理论上的合理性。
【关键词】：分子动力学模拟 结晶记忆效应 熔融温度 熔融时间
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O632.12
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-24
• 1.1 引言8
• 1.2 聚合物结晶动力学8-12
• 1.2.1 经典LH理论9
• 1.2.2 SG模型9-10
• 1.2.3 中介相理论10
• 1.2.4 旋节点分相辅助成核理论10-11
• 1.2.5 链内成核理论11-12
• 1.3 结晶记忆效应12
• 1.4 计算机模拟技术12-13
• 1.5 分子动力学理论13-20
• 1.5.1 分子动力学发展13
• 1.5.2 分子动力学基本原理13-14
• 1.5.3 数值积分算法14-16
• 1.5.4 势函数16-17
• 1.5.5 系综17
• 1.5.6 初试条件和边界条件17-19
• 1.5.7 温度控制方法19
• 1.5.8 压力控制方法19-20
• 1.5.9 分子动力学软件20
• 1.6 研究现状20-23
• 1.7 课题的提出23-24
• 第二章 实验部分24-30
• 2.1 实验设备24-25
• 2.2 实验模型25-29
• 2.3 实验过程29
• 2.4 表征方法29-30
• 第三章 类聚乙烯线性聚合物的结晶过程30-36
• 3.1 结晶温度范围30
• 3.2 平衡熔融温度30-31
• 3.3 结晶温度选取31-32
• 3.4 结晶过程中分子链的VMD微观视图32-34
• 3.5 本章小结34-36
• 第四章 线性聚合物的结晶记忆效应36-52
• 4.1 探索结晶记忆效应的实验过程36-37
• 4.2 熔融时间对结晶行为的影响37-45
• 4.3 熔融温度对聚合物结晶行为的影响45-49
• 4.4 熔融温度与熔融时间的对结晶记忆效应的综合影响49-50
• 4.5 本章小结50-52
• 第五章 结晶过程微观结构变化52-62
• 5.1 引言52
• 5.2 熔融温度52-55
• 5.3 熔融时间55-58
• 5.4 体系有序度58-60
• 5.5 本章小结60-62
• 第六章 全文主要结论62-64
• 参考文献64-68
• 发表论文和参加科研情况说明68-69
• 致谢69-70

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本文编号：586393