PET/PLA共混物相容性的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟方法在COMPASS力场下,研究了不同质量比(90/10、70/30、50/50、30/70和10/90)聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚乳酸(PLA)共混物的相容性。研究结果表明,不同比例下共混物的Flory-Huggins相互作用参数(χ)均小于χcritical,可以预测PET与PLA两者具有良好的的相容性。对不同比例的PET/PLA共混物中C-C原子对分子间径向分布函数的分析进一步证明PET/PLA共混物是相容的。通过分析共混物中不同组分羰基上的O和羟基上的H原子对分子间径向分布函数发现,PET和PLA分子链间可以形成C=O…H-O氢键,有利于其共混物形成相容体系。     

PET/PTT共混体系的结晶熔融行为

对PET/PTT共混体系的DSC热分析结果表明,在共混体系中两组分形成各自的晶体,呈现各自的熔点Tm,但两种聚合物各自的结晶过程是彼此受对方影响的。从形态和热力学两方面对共混体系的熔点下降行为进行了解释,根据N ish i-W ang方程的计算结果,PET/PTT共混体系的相互作用能密度和相互作用参数都为负值,表明PET/PTT共混体系在熔融态是热力学稳定的相容体系,在该体系中,PET和PTT分子间存在着密切的相互作用。     

PET/PC共混物配比对其高压结晶行为的影响

利用SEM及W AXD等测试手段研究了配比对PET/PC共混物高压结晶行为的影响。SEM观察表明,随PC比例的增加,共混物高压下主要结晶形态以伸直链晶体,生长成熟的立体开放球晶,大尺寸球晶的方式变化。拟合分峰法和W arren-A verbach傅氏分析法的计算结果表明,随PC含量的增加,高压结晶共混物的结晶度降低,PET的平均晶粒尺寸总体呈减小趋势,晶粒尺寸分布则变窄,而晶格畸变平均值在一定PC比例范围内达到极大值。     

PET/PCTG/SiO2 共混材料热性能研究

目的 PET与PCTG和Si O_2共混是提高PET综合性能的一种途径,研究共混材料的热性能的变化规律来为共混材料的共混工艺提供理论基础。方法测定PET与PCTG及不同粒径Si O_2的共混材料的升温和降温DSC分析曲线,研究PCTG和Si O_2的粒径和用量对PET/PCTG/Si O_2共混材料的冷、热结晶性能的影响。结果 PET与PCTG和Si O_2共混,PCTG和Si O_2的加入会降低PET的冷结晶温度,提高热结晶温度,Si O_2用量越大,冷结晶温度降低和热结晶温度提高的幅度越大。结论PCTG和Si O_2对冷、热结晶温度的协同影响较大,Si O_2的粒度对PET/PCTG/Si O_2冷结晶温度影响较小,对热结晶温度影响较大,Si O_2的粒度越小,热结晶温度越高。     

PET/PBT反应性共混物的结晶行为

通过FT—IR、WAXD研究了在扩链剂存在下PET／PBT反应性共混物的结晶行为，表明PET与PBT为晶相分离，随共混时间的延长，共聚酯中PBT的结晶峰逐渐减弱至消失。DSC研究表明，在190℃热处理10min后，共混物出现结晶诱导序列重整现象。     

PET/PEN共混物的结晶与冷结晶性能及其机理

采用双螺杆熔融挤出法制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚2,6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)共混材料,利用差示扫描量热法(DSC)研究了不同质量比的PET/PEN共混物的熔融与结晶性能。研究结果表明,PET/PEN共混物为部分相容的两相结构。在PET和PEN等质量共混时,可能形成部分相容且彼此交叠的两个连续相。冷却过程中两共混组分既各自形成结晶,又存在一定的共结晶。PET和PEN分子及其链段间互相缠绕和相互作用干扰大分子的结晶过程,导致冷却(降温)过程中结晶不完善和结晶度降低。PET/PEN共混物与PET和PEN一样,具有明显的冷结晶倾向。     

PLA-g-MAH增容改性PLA/PETG共混物的结构与性能

采用熔融法制备聚乳酸接枝马来酸酐(PLA-g-MAH)用于增容改性聚乳酸/聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PLA/PETG)共混物,通过傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测试,考察了共混物的结构和力学性能。SEM结果显示,加入增容剂PLA-g-MAH后,PLA/PETG共混物两相间的界面明显变得模糊,说明PLA-g-MAH对共混物具有一定的增容作用;增容剂的引入,使共混物的拉伸强度和弯曲模量略有下降,但冲击强度略有提高,断裂伸长率显著提高(PLA的为6.9%,而加入3%增容剂共混物的为21.9%,提高到纯样的3倍左右),表现出良好的性能。     

HDPE/PET共混物的原位反应增容

采用"一步挤出法"制备了高密度聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二(醇)酯(HDPE/PET)共混物。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析证明了HDPE与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的接枝共聚物HDPE-g-GMA的形成。通过力学性能测试、扫描电镜(SEM)观察、差示扫描量热(DSC)分析和维卡软化点测试评价了共混物的增容效果。结果表明,过氧化二异丙苯(DCP)含量对体系增容效果的影响要大于单体含量的影响;当DCP含量不超过0.25phr时,增容效果随其含量的增加而提高,但当DCP含量为0.30phr时增容效果有所下降。采用"一步挤出法"进行HDPE/PET共混物的原位反应增容是可行的。     

聚酯含量对PBT/PET/PA-6三元共混物性能影响

采用ＤＳＣ、ＳＥＭ等方法对ＰＢＴ／ＰＥＴ／ＰＡ６三元共混物中聚酯含量的变化与共混物性能之间的关系进行了研究。实验结果表明,共混物中ＰＥＴ含量的增加有利于提高该三元共混物的热性能和结晶性能;另外,ＰＢＴ含量的增加则大大提高了共混物的抗冲击能力。     

Silver Diffusion and Clustering in Oxyfluoride Glasses Investigated by Molecular Dynamics Simulations

Glasses with compositions (97 – x)[PbF₂:GeO₂]–3Al₂O₃–xAg₂O, with the PbF₂:GeO₂ ratio equals to 1.5 and x varying from 0 to 3%, form silver surface films after thermal treatment near the glass transition temperature. The NPT molecular dynamics simulations of a glass composition 56.4PbF₂–37.6GeO₂–3Al₂O₃–3Ag₂O have been performed, where 0, 20, 40, 60, and 100% of the Ag⁺ ions were reduced to Ag by the fluoride ions. The simulations showed that the silver atoms aggregate into clusters of increasing numbers and sizes as the silver atoms content increases. In addition, the silver atoms diffusion coefficients are at least one order of magnitude larger than the fastest ion in the matrix. These results are consistent with the rapid formation of the metallic surface film observed experimentally.     

分子模拟预测小分子在高分子中扩散行为的研究进展

分子模拟可探究微小时间尺度内体系的动态行为,是研究高分子溶液中扩散现象的有效工具。介绍了用于计算化学和材料科学领域的计算软件,以及可用于高分子体系的分子力场。较为详细地综述了近年来用分子模拟技术研究小分子在聚硅氧烷类、聚酰亚胺类、聚烯烃类等高分子中扩散行为的进展,并指出其发展前景。     

聚乳酸/聚酯共混体系熔体流变性能研究

对聚酯与聚乳酸共混体系的相容性及熔体流变性能进行了研究。首先制备不同比例的PET/PLA共混体系,并利用示差扫描量热仪(DSC)研究共混体系的相容性,发现m(PLA)/m(PET)在20%以内时相容性较好。而后利用毛细管流变仪研究了不同温度、不同剪切速率下共混体系的熔体流变性能,发现随PLA含量的增大,非牛顿指数先增加后减小,且在m(PLA)/m(PET)=10%时出现极大值;黏流活化能则随PLA含量的增大而降低;另外当m(PLA)/m(PET)=10%时的共混体系可纺性较好。     

杜仲胶/天然橡胶共混物的分子动力学模拟和耗散粒子动力学模拟

应用分子动力学(MD)和耗散粒子动力学(DPD)模拟方法对杜仲胶(TPI)、天然橡胶(NR)的相容性进行了研究。采用MD模拟方法,在COMPASS力场下,对纯物质在不同聚合度下的溶度参数、一系列共混比的TPI/NR共混物内聚能密度、Flory-Huggins作用参数进行了模拟计算,确定了纯物质单链的聚合度,经判断各比例共混物的相容性均较好;采用DPD模拟方法对TPI/NR共混体系的相结构进行了研究,从等密度图可以进一步判断共混体系的相容性;分析比较两种纯物质的径向分布函数,揭示了其相互作用的本质;经过分析比较静态力学性能,发现共混比为1/3的TPI/NR共混物性能最佳,其结论与实验结果一致。     

The Sluggish Diffusion of Cations in CeO2 Probed through Molecular Dynamics and Metadynamics Simulations

Cation diffusion in fluorite-structured CeO₂, though far slower than anion diffusion, is an important, high-temperature process because it governs diverse fabrication and degradation phenomena. Herein, cation diffusion is studied by means of classical molecular dynamics and metadynamics simulations. Three different mechanisms are examined: migration involving an isolated cerium vacancy, migration involving a cerium vacancy in a defect associate with an oxygen vacancy, and migration involving a cation divacancy. For each mechanism, defect diffusion coefficients are calculated as a function of temperature, from which the respective activation enthalpy of defect migration is obtained. Through comparisons with experimental cation diffusion data (specifically, of the absolute magnitude of the cation diffusivity as well as its activation enthalpy), it is concluded that cation diffusion takes place predominantly neither by isolated vacancies nor by cation vacancy–oxygen vacancy associates but by cation divacancies.     

PBS-g-GMA对PLA/PBS共混体系的增容性

采用熔融法制备聚丁二酸丁二醇酯(PBS)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的接枝物(PBS-g-GMA),并以此接枝物为增容剂,制备聚乳酸(PLA)/PBS-g-GMA/PBS共混物。用傅里叶红外光谱仪和返滴定法对接枝物的接枝率进行表征,通过扫描电子显微镜(SEM)表征共混物的形貌,并研究了GMA和过氧化苯甲酰(BPO)用量对共混物拉伸性能及动态力学性能的影响。结果表明,当PBS-g-GMA中PBS/BPO/GMA份数比为100/0.5/6时,接枝率达到最大值2.81%。PBS-g-GMA的加入使共混体系有良好的相容性。当PLA/PBS-g-GMA/PBS的份数比为80/15/5,其中PBS-g-GMA中PBS/BPO/GMA为100/0.5/6时,与PLA/PBS相比,断裂伸长率由8.60%提高到63.92%,25℃时的储能模量由2.44GPa降低到2.18GPa。     

TGDDM/DDS交联环氧树脂的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟方法研究了环氧树脂4,4’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油醚(TGDDM)与固化剂4,4’-二氨基二苯砜(DDS)交联过程中结构与能量的变化情况,预测了交联环氧树脂的玻璃化转变温度(Tg)、体积热膨胀系数和力学性能。研究结果表明,交联反应使得TGDDM/DDS体系密度增大,结构堆积更加紧密,范德华力和静电作用力增大,总能量减小,反应过程放热,通过温度-比体积曲线得到了交联体系的Tg约为527.9K,与实验值538.9K较为吻合,交联显著增强了材料的力学性能,而高温环境会引起树脂力学性能的下降,通过径向分布函数g(r)揭示了温度对交联环氧树脂结构的影响规律。     

POE/PA共混物性能的分子动力学与介观动力学模拟

为了预测聚烯烃弹性体(POE)与不同聚酰胺(PA6、PA11和PA1010)的相容性及共混物的力学性能和介观形貌,采用分子动力学(MD)和介观动力学(MesoDyn)模拟方法对不同种类的POE/PA共混物进行了研究。结果表明,3种共混体系中PA11/POE共混物的拉伸模量、体积模量及剪切模量都较小,韧性比较好,力学性能和结合能最好;MesoDyn模拟结果表明,PA11与POE相容性最好。本模拟方法可以作为预测聚合物共混物性能的有利工具,也可以为高聚物配方设计提供理论参考。