侧基对线性聚磷腈理化性能影响的分子模拟探索研究

发布时间：2021-05-09 02:04

　　玻璃化转变是高分子材料重要的力学状态转变现象,对应的玻璃化转变温度（Tg）是高分子材料重要的特征温度之一。聚膦腈是以磷氮单双键交替排列的高聚物,侧基的多样性以及可调控性使其可以满足多种应用领域,通过对侧基的种类以及含量进行调控可以获得目标宽温域范围的Tg的聚磷腈材料。如何精准的控制和设计目标Tg的聚膦腈材料的结构,或者有效的预测特定结构聚膦腈材料的Tg成为聚膦腈材料应用科学中一个重要的研究内容。论文通过分子动力学模拟了三个系列不同比例的聚磷腈Tg,并对材料结构对热分解行为影响情况进行了分析;同时制备出了含交联点聚磷腈材料,并探究了作为纤维涂层的应用的性能。一、构建9种聚（乙氧基/苯氧基）磷腈,使用密度法、比体积法以及非键能量法三种方法对聚磷腈的Tg进行了模拟,通过实验数据得出FOX方程。模拟值、计算值与实验值均随着乙氧基含量的升高体系的Tg逐渐降低,三者误差在7℃以内,具有良好的吻合性。使用Gulp模块ReaxFF力场对全乙氧基聚磷腈、全苯氧基聚磷腈进行热分解模拟,产生的小分子物质以及残余物与实验值较为吻合,为实验提供理论基础。二、构建8种聚（三氟乙氧基/八氟戊氧基）磷腈,使用密度法、... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：109 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 聚磷腈的发展历史
    1.2 聚磷腈的制备
    1.3 聚磷腈结构与性能关系
        1.3.1 主链的影响
        1.3.2 侧基的影响
    1.4 聚磷腈的应用
        1.4.1 阻燃材料
        1.4.2 生物医学材料
        1.4.3 疏水材料
        1.4.4 光学材料
        1.4.5 膜材料
    1.5 聚合物玻璃化转变温度的模拟
    1.6 聚磷腈的分子模拟
        1.6.1 分子模拟聚磷腈作为电解质
        1.6.2 分子模拟聚磷腈作为气体分离膜
        1.6.3 分子模拟聚磷腈作为生物医用材料
    1.7 本论文研究的创新性
第二章 实验部分
    2.1 实验原料
    2.2 原料的提纯
    2.3 仪器与设备
        2.3.1 核磁共振波谱仪(NMR)
        2.3.2 红外光谱仪(FTIR)
        2.3.3 差示扫描量热仪(DSC)
        2.3.4 热失重分析仪(TGA)
        2.3.5 扫描电镜(SEM)以及能谱(EDS)
    2.4 模拟参数计算
        2.4.1 径向分布函数计算
        2.4.2 旋转相关时间函数计算
        2.4.3 均方位移与自扩散函数计算
        2.4.4 静态力学性能计算
        2.4.5 COMPASS力场能量组成
第三章 聚(乙氧基/苯氧基)磷腈的分子模拟、合成及性能研究
    3.1 引言
    3.2 模拟与实验部分
        3.2.1 聚(乙氧基/苯氧基)磷腈模型构建
        3.2.2 玻璃化转变过程的分子动力学模拟
        3.2.3 聚(乙氧基/苯氧基)磷腈亲核试剂的制备
        3.2.4 聚(乙氧基/苯氧基)磷腈的合成
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 动力学体系平衡判定及聚合度选择
        3.3.2 聚(乙氧基/苯氧基)磷腈的结构分析
        3.3.3 聚(乙氧基/苯氧基)磷腈链段柔顺性计算
        3.3.4 聚(乙氧基/苯氧基)体系势能分析
        3.3.5 聚(乙氧基/苯氧基)磷腈的Tg的模拟
        3.3.6 聚(乙氧基/苯氧基)磷腈的结构与性能表征
        3.3.7 聚(乙氧基/苯氧基)磷腈Tg的不同方法预测对比
        3.3.8 聚(乙氧基/苯氧基)磷腈力学性能模拟
        3.3.9 PDEP和PDAP的热性能模拟及表征
    3.4 本章小节
第四章 聚(三氟乙氧基/八氟戊氧基)磷腈的分子模拟及制备与性能研究
    4.1 引言
    4.2 模拟与实验部分
        4.2.1 聚(三氟乙氧基/八氟戊氧基)磷腈模型的构建
        4.2.2 玻璃化转变过程的分子动力学模拟
        4.2.3 芳纶纤维表面接枝E-PNF
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 动力学体系平衡判定
        4.3.2 聚(三氟乙氧基/八氟戊氧基)磷腈的结构分析
        4.3.3 聚(三氟乙氧基/八氟戊氧基)磷腈链段柔顺性计算
        4.3.4 聚(三氟乙氧基/八氟戊氧基)磷腈Tg的模拟
        4.3.5 聚(三氟乙氧基/八氟戊氧基)磷腈Tg的不同方法预测对比
        4.3.6 PTFP和PTOP热分解模拟
        4.3.7 E-PNF的核磁表征
        4.3.8 光引发时间对改性纤维接枝PPZ影响
        4.3.9 通过热引发剂改性纤维接枝E-PNF表征
        4.3.10 E-PNF改性及接枝表征
        4.3.11 力学性能影响
    4.4 本章小节
第五章 聚(三氟乙氧基/苯氧基)磷腈的Tg模拟
    5.1 引言
    5.2 模拟与实验部分
        5.2.1 聚(三氟乙氧基/苯氧基)磷腈模型的构建
        5.2.2 玻璃化转变过程的分子动力学模拟
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 动力学体系平衡判定
        5.3.2 聚(三氟乙氧基/苯氧基)磷腈Tg的模拟
        5.3.3 聚(三氟乙氧基/苯氧基)磷腈Tg的不同方法预测对比
    5.4 本章小节
第六章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表论文
导师和作者简介
附件



本文编号：3176400