分子模擬研究氣體分子在有機硅聚合物中的擴散行為.pdf

1、本文主要采用分子動力學法和巨正則蒙特卡洛法，以COMPASS力場為勢能模型，分別對氣體分子在橡膠態(tài)和玻璃態(tài)兩種有機硅聚合物體系中的擴散進行分子模擬。 首先分別基于PCFF和COMPASS力場進行建模和計算，分析結果表明以COMPASS力場為勢能模型得到的計算結果和實驗值較為接近，因此本文選擇能更好描述本文兩個聚合物體系的COMPASS力場作為模擬力場。接著對模擬中對計算時間和計算精度影響最大的非鍵作用力的計算方法進行選擇，分別采

2、用聚合物非鍵作用力計算中常用的Ewald和GroupBased加和法，對計算結果進行比較后，選擇截斷為13(A)的GroupBased加和法為非鍵作用力的計算方法。由于模擬體系是不可能達到真實體系的大小，模型構建通常是采用周期邊界的假設。因此，最后對在計算能力范圍內的不同體系大小進行計算，討論體系大小對模型精度的影響。 在確定了模擬參數(shù)后，對相同鏈骨架(主鏈)不同側鏈的4種聚硅氧烷體系進行全原子的動力學模擬。計算得到的體系的物理

3、參數(shù)和實驗值較接近表明了模型的真實度。動力學計算得到的擴散系數(shù)和實驗值吻合得很好。對計算結果進行分析，從分子層次上，研究了玻璃化溫度、自由體積以及主鏈和側鏈的活動性對氣體小分子在該橡膠態(tài)聚合物種中擴散的影響。 隨后利分子動力學法和GCMC法對氣體小分子在含有機硅聚苯乙烯體系中的擴散和溶解進行模擬。通過對比聚合物物理參數(shù)的計算值和實驗值可以證實模型和真實體系吻合。動力學計算得到的擴散系數(shù)和實驗得到的數(shù)值在誤差的范圍內，通過對模擬結