聚硼硅氧烷结构和玻璃化转变行为的分子模拟与实验研究

发布时间：2023-05-27 18:50

　　本文用计算机模拟方法构建了聚硼硅氧烷的交联模型并与实验手段相结合,揭示聚硼硅氧烷材料的制备原理、结构形成过程及材料性能特点等方面。本研究采用Materials Studio 2019软件进行了分子力学与分子动力学的计算。首先通过不同力场和优化算法对单体结构进行了优化,获得了适合优化单体结构的力场与优化算法;其次基于优化过的单体模型,对聚硼硅氧烷交联体系进行了分子层面的建模,对比分析了不同B/Si、不同密度下形成的无定形网络结构模型结构,并对交联模型的交联度影响因素进行了分析,开展了材料热学性质的模拟与计算。最后,对不同B/Si的聚硼硅氧烷进行了制备与表征,并与模拟结果相印证,对其热解过程的行为进行了阐述。首先,采用不同力场和优化算法优化了硼酸与三羟基硅烷单体计算结果的结构与能量,给出了合适不同单体的力场与优化算法。随后,采用了一种动态循环的方法,使用perl程序语言调用Materials Studio软件上的功能,采用无反应Dreiding势函数,成功进行了交联结构的建模。对不同密度、不同B/Si的体系进行了交联,并给出了对应条件下较能反应真实情况的交联模型。研究结果表明,较低密度的交...

【文章页数】：112 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 硅树脂
    1.3 聚硼硅氧烷
        1.3.1 聚硼硅氧烷简介
        1.3.2 聚硼硅氧烷的制备工艺
        1.3.3 非水解法聚硼硅氧烷的主要反应
        1.3.4 聚硼硅氧烷的应用
    1.4 聚硼硅氧烷的分子模拟研究现状
        1.4.1 分子模拟简介
        1.4.2 交联聚合物结构的分子模拟研究现状
        1.4.3 交联聚合物性能的分子模拟研究现状
    1.5 研究内容
第2章 实验材料和研究方法
    2.1 软件介绍
        2.1.1 计算平台
        2.1.2 软件简介
    2.2 模拟方法
    2.3 实验材料及仪器
        2.3.1 实验材料
        2.3.2 实验仪器
    2.4 聚硼硅氧烷制备方法
    2.5 表征与测试方法
        2.5.1 聚硼硅氧烷的化学结构表征
        2.5.2 聚硼硅氧烷耐热性能分析
第3章 聚硼硅氧烷交联模型的结构分析
    3.1 单体模型的优化
        3.1.1 硼酸单体结构的优化
        3.1.2 甲基硅醇单体结构的优化
    3.2 程序化动态交联
        3.2.1 无定形盒子的建立
        3.2.2 交联模型的建立
    3.3 交联模型的形貌与结构分析
        3.3.1 交联模型产物的形貌分析
        3.3.2 交联模型的键长统计
        3.3.3 交联模型的微观结构统计
        3.3.4 交联模型的占据体积分析
        3.3.5 交联模型的均方位移分析
    3.4 交联度影响因素分析
        3.4.1 截断半径对于交联度的影响
        3.4.2 模型密度对于交联度的影响
        3.4.3 B/Si比对于交联度的影响
    3.5 本章小结
第4章 聚硼硅氧烷的玻璃转变温度计算
    4.1 交联结构模型的性能计算
    4.2 自由体积的计算
        4.2.1 交联度对于自由体积的影响
        4.2.2 温度对于自由体积的影响
    4.3 玻璃化转变温度计算
        4.3.1 B/Si比对于玻璃化转变温度的影响
        4.3.2 交联度对于玻璃化转变温度的影响
    4.4 本章小结
第5章 聚硼硅氧烷的制备与表征
    5.1 无水溶胶-凝胶法制备聚硼硅氧烷
    5.2 聚硼硅氧烷的固化
        5.2.1 加热干燥聚硼硅氧烷的化学结构分析
        5.2.2 自然干燥聚硼硅氧烷的化学结构分析
        5.2.3 干燥方式对于聚硼硅氧烷化学结构的影响
    5.3 聚硼硅氧烷的热处理
        5.3.1 热性能分析
        5.3.2 化学结构分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3824070