PP/PA6共混体系的计算机模拟研究

发布时间：2021-03-13 07:23

　　进入21世纪以来,计算机模拟作为一种重要的方法和手段,被广泛应用于材料的研究、设计和开发工作中,并且极大促进了材料相关领域的发展。为了从分子水平上研究PP（聚丙烯）、PA6（尼龙6）混合相容性,本文先运用MD分子动力学方法模拟研究了常温下（25℃）PP/PA6共混相容性;此外,还运用DPD耗散粒子动力学方法模拟了PP/PA6二元共混体系及含嵌段共聚物增容剂的PP/PA6/PP-b-PA6三元共混体系,获取了相关的介观形貌信息。MD与DPD模拟的有效衔接为聚合物共混与复合材料研究开辟了一个新途径。首先,运用MD方法模拟研究PP/PA6共混相容性。常温常压下分别对80PP/20PA6、60PP/40PA6、50PP/50PA6、40PP/60PA6和20PP/80PA6五种混合比的混合物进行了微观模拟研究,计算体系Flory-Huggins相互作用参数和C-C原子对径向分布函数。通过对比Flory-Huggins相互作用参数ABχ与临界作用参数Cχ值的大小,结果五组共混物ABχ值均大于Cχ值,表明这些混合体系均不相容。对比同类分子C-C原子对径向分布函数（PP-PP、PA6-PA6）与不同... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 聚合物共混性的多尺度模拟应用
        1.2.1 MD方法模拟聚合物共混性能及进展
        1.2.2 DPD模拟在聚合物体系的应用
    1.3 增容剂对A/B体系共混性影响的研究
        1.3.1 相容剂对A/B共混的实验研究进展
        1.3.2 增容剂对A/B共混作用的模拟研究
    1.4 本论文研究的主要问题和研究方法
第二章 MD及DPD模拟的理论基础和模拟方法
    2.1 分子动力学模拟理论
        2.1.1 MD模拟方法
        2.1.2 分子力场
        2.1.3 MD模拟积分算法
        2.1.4 系综
        2.1.5 周期性边界
    2.2 耗散粒子动力学理论及方法
        2.2.1 DPD模拟理论基础
        2.2.2 DPD计算参数
第三章 PP/PA6共混相容性的MD模拟研究
    3.1 PP/PA6共混体系模型建立
    3.2 模拟结果及分析
        3.2.1 聚合物溶解度参数与聚合度的关系
        3.2.2 体系平衡判定
        3.2.3 不同PP/PA6共混比相容性探究
            3.2.3.1 溶解度参数与Flory-Huggins相互作用参数
            3.2.3.2 径向分布函数
        3.2.4 温度变化对PP/PA6共混性的影响
            3.2.4.1 PP/PA6共混相图分析
            3.2.4.2 温度对相互作用参数的影响
            3.2.4.3 温度对均方末端距的影响
            3.2.4.4 体系温度变化对能量的影响
    3.3 本章总结
第四章 PP/PA6共混的DPD模拟
    4.1 PP/PA6共混模型建立和参数设置
    4.2 模拟结果及讨论
        4.2.1 体系热力学平衡判断
        4.2.2 共混体系介观相形态
        4.2.3 粒子密度曲线图分析
        4.2.4 PP/PA6共混均方根末端距分析
        4.2.5 PP/PA6共混介观相貌与SEM图比较
        4.2.6 PP/PA6共混体系相演化过程
        4.2.7 温度对PP/PA6共混性影响
            4.2.7.1 温度对PP/PA6介观相貌的影响
            4.2.7.2 温度对体系扩散系数的影响
            4.2.7.3 温度对PP/PA6均方根末端距的影响
        4.2.8 剪切场对PP/PA6的混合性影响
            4.2.8.1 剪切场对PP/PA6共混介观结构的影响
            4.2.8.2 珠子均方根末端距的变化
            4.2.8.3 剪切速率对链扩散系数的影响
    4.3 本章小结
第五章 含嵌段共聚物增容剂的三元共混DPD模拟
    5.1 DPD模拟参数选择
    5.2 模拟结果与讨论分析
        5.2.1 二元及三元共混等密度图比较
        5.2.2 体系界面张力比较
        5.2.3 增容剂添加量对PP/PA6共混性影响
        5.2.4 三元共混体系相形态演变过程
        5.2.5 增容剂链长对PP/PA6共混性影响
        5.2.6 三元共混体系界面性质研究
    5.3 结论
第六章 全文总结及展望
    6.1 本文的主要工作及成果
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]离子聚合物改性木粉/HDPE复合材料流变特性[J]. 李晶晶,宋湛谦,李大纲,商士斌,郭勇.  复合材料学报. 2014(04)
[2]PEG-b-PDMS-b-PEG微相分离结构的耗散粒子动力学模拟[J]. 张旭茗,李莉,张玉.  哈尔滨工程大学学报. 2012(06)
[3]PP/PA11共混物相容性的介观动力学模拟[J]. 梁晓艳,廖黎琼,付一政,张彦飞,刘亚青.  高分子材料科学与工程. 2011(10)
[4]EVOH/纳米SiO2复合材料的加工流变性能及应用[J]. 刘跃军,刘亦武,魏珊珊.  高分子材料科学与工程. 2011(05)
[5]端羟基聚丁二烯/增塑剂共混物相容性的分子动力学模拟[J]. 付一政,刘亚青,兰艳花.  物理化学学报. 2009(07)
[6]蒙脱土/硅烷改性木粉/PVC复合材料[J]. 赵永生,王克俭,朱复华,薛平,包文春,赵雁鸣.  复合材料学报. 2007(03)
[7]PP/PA6共混体系性能的研究[J]. 穆亚君,陈灵文,柴焕敏.  广东塑料. 2005(12)
[8]PP/PA6共混物的形态和流变性能[J]. 李晓静,黄汉雄.  橡塑技术与装备. 2005(09)

博士论文
[1]固体推进剂和高分子共混物的微观、介观和宏观多尺度模拟研究[D]. 付一政.中北大学 2012



本文编号：3079807