分子模擬研究小分子氣體在常用包裝聚合膜中的擴散行為.pdf

1、本文通過分子動力學法和巨正則蒙特卡洛法相結合的方法，利用Materials Studio軟件對氧氣和水分子在幾種常用包裝聚合膜中的擴散進行了分子模擬。
　　 首先基于COMPASS力場進行建模。為了使模擬體系接近真實體系，模型的構建采用三維周期性邊界條件，選取能量最低、體系最穩(wěn)定的周期邊界作為初始構型。然后對聚合物模擬體系進行能量優(yōu)化和退火處理，使得體系達到平衡狀態(tài)。利用MS軟件中的吸附模塊根據(jù)巨正則蒙特卡洛法吸附一定數(shù)量的氣體

2、分子，形成聚合物和氣體的混合體系。對混合體系進行多次NVT系綜和NPT系綜的MD模擬后，直至混合體系達到平衡狀態(tài)，最后進行NVE系綜的分子動力學模擬以便得到氣體在聚合物內(nèi)的擴散過程和運動軌跡，分析氣體分子在聚合物內(nèi)的均方位移曲線，根據(jù)Einstein方程得到氧氣和水分子在聚合膜中的擴散系數(shù)。結果發(fā)現(xiàn)：
　　 (1)利用分子動力學模擬計算小分子氣體在包裝聚合膜中的擴散系數(shù)是可行的。氧氣和水分子在聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯中

3、的擴散系數(shù)隨著溫度的升高而增大，隨著聚合度的增大而減小。
　　 (2)研究了壓強對氧氣和水分子在聚合膜中擴散的影響，發(fā)現(xiàn)壓強對氣體在不同聚合膜中的擴散影響不同。
　　 (3)氧氣在聚乙烯中的擴散系數(shù)受濕度的影響顯著，相對濕度100％時的擴散系數(shù)比相對濕度0％時的擴散系數(shù)大得多。
　　 (4)探討了氧氣和氮氣的混合氣體在聚乙烯中的擴散，發(fā)現(xiàn)氧氣在聚乙烯中的擴散系數(shù)因氮氣的存在而增大。
　　 (5)經(jīng)過計算發(fā)