【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種耗散粒子動力學研究均聚物-均聚物-雙嵌段共聚物三元纏結高分子混合物的模型構建方法，屬于計算機模擬領域。
技術介紹
1、將化學性質不同的高分子共混是一種制造新材料的有效方法，但是不同的高分子之間的不相容性會引起共混物的相分離，進而材料內部會產生粘附力、力學性能較弱的高分子-高分子界面。不相容共混的流變學和分子鏈動力學行為會因界面的存在變得非常復雜，特別是當界面處存在纏結拓撲約束效應時，因此纏結的高分子-高分子界面成為材料科學家們關注的熱點。為了增強界面的強度，通常會在界面處加入嵌段共聚物等添加劑。超過纏結長度的嵌段共聚物不僅起到了減小界面張力和增加界面粘度的作用還會使界面的纏結網絡進一步完善，抑制界面速度滑移的產生。因此，三元高分子共混物非常具有工業應用價值，其界面性質也復雜。
2、盡管在過去十年間，實驗上發現豐富的三元高分子共混物中高分子-高分子界面的流變學行為，但分子層面的解釋依然比較匱乏。另一方面，想通過相分離動力學的途徑得到平衡的、具有平界面的均聚物-均聚物-嵌段共聚物三元纏結高分子混合物是非常困難且耗時的。最近，nikunen等人改進了傳統的耗散粒子動力學方法，即將保守力由25增加至200以產生纏結效應。并且，已有研究人員證明該方法相比于kremer-grest模型具有更短的纏結長度，因此在相同鏈長的前提下該模型可以模擬纏結數更大的聚合物。因此，本專利技術預期提供一種耗散粒子動力學研究均聚物-均聚物-雙嵌段共聚物三元纏結高分子共混物體系的模型構建方法，來研究其中的纏結高分子-高分子界面的性質
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種采用耗散粒子動力學研究均聚物-均聚物-雙嵌段共聚物三元纏結高分子混合物的構建方法，
2、本專利技術提供的采用耗散粒子動力學方法實現均聚物-均聚物-雙嵌段共聚物三元纏結高分子混合物的構建方法，包括如下步驟：
3、s1、獲取模擬體系的特征比和平衡鍵長，根據所述平衡鍵長和所述特征比，生成一系列以鍵長作為步長的均聚物和雙嵌段共聚物，使生成的鏈在大尺度上具有正確的末端距；
4、s2、根據模擬體系的鏈長、鏈數和數密度，將步驟s1得到的一系列隨機行走均聚物、共聚物放入模擬盒子中；
5、s3、采用耗散粒子動力學方法在粒子間引入相互作用勢，使用簡諧彈簧勢引入成鍵相互作用勢，使用彎曲勢函數引入鍵角相互作用勢；
6、s4、逐步增加排斥參數，每個階段間的排斥參數差應保持相等或近似相等，且保持不同粒子的排斥參數增加值相等；
7、s5、設定排斥參數為最終使用值，運行1～2rouse時間；
8、s6、檢測鏈的構象是否平衡，如各組分的均方鏈內距離不再隨時間發生變化，則體系達到平衡，否則，體系未達到平衡，重復步驟s5，得到平衡體系。
9、上述的構建方法中，步驟s1中，如果已知特征比可以直接使用；如果不知道模擬聚合物的特征比，則可以采用直接模擬短鏈長高分子的方法獲得平衡鍵長，并根據鍵矢相關函數獲得鍵角余弦值，再根據自由旋轉鏈的理論預測得到特征比的理論值。這里生成雙嵌段共聚物初態所采用的特征比和鏈長為與其鏈長相同的均聚物的特征比和鏈長。
10、上述的構建方法中，步驟s2中，將所述模擬盒子均分為上部分和下兩部分，并將均聚物an、bn分別隨機地放入模擬盒子的上部分和下部分，于是在所述模擬盒子的中間、上邊界和下邊界分別形成an-bn界面，將雙嵌段共聚物隨機放入an-bn界面并保持兩個界面上的嵌段共聚物的面密度相等，兩個嵌段的連接點位于an-bn界面上即判定為雙嵌段共聚物在界面上。
11、上述的構建方法中，步驟s3中，所述耗散粒子動力學方法中，為了使粒子更好地相互分離，同種粒子間或親和的粒子間的保守力的排斥參數為25，即aaa＝abb＝acc＝add＝aac＝abd＝25，不同的共聚物粒子之間的排斥參數為aab＝55，不親和的嵌段共聚物與均聚物粒子間的排斥參數為abc＝aad＝40～55；另外，成鍵勢系數始終為同種粒子間排斥參數的兩倍。
12、上述的構建方法中，步驟s3中，所述耗散粒子動力學方法中，模擬的時間為1～2個rouse時間，所述rouse時間為體系中鏈長最長的聚合物所對應的相同鏈長的均聚物的rouse松弛時間。
13、上述的構建方法中，步驟s4中，運行的時間為1～2rouse時間。
14、上述的構建方法中，步驟s5中，所述排斥參數為200，即aaa＝abb＝acc＝add＝aac＝abd＝200，aab＝230，abc＝aad＝215～230。
15、通過上述步驟得到的平衡構象的三元纏結高分子混合物熔體，可以定性地描述高分子混合物的結構、動力學和流變學性質，尤其是界面的結構和流變學性質，從而可以對實驗現象進行分子層面的解釋，建立更準確的相關理論。
16、上述方法構建模型得到的平衡體系也屬于本專利技術的保護范圍。
17、本專利技術具有如下有益效果：
18、通過本專利技術構建方法，建立了具有纏結的界面且接近平衡構象的三元纏結高分子混合物，將均聚物、共聚物分子放入預先設定的相區內并調整相應的排斥參數快速獲纏結高分子混合物平衡構象，與采用直接通過相分離動力學取得分相的纏結高分子混合物的方法相比，本專利技術所用的平衡時間更短，節省了大量的時間和計算資源，為高效準確研究纏結高分子混合物及其纏結界面的結構和性質關系提供了有效的途徑。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種采用耗散粒子動力學方法實現均聚物-均聚物-雙嵌段共聚物三元纏結高分子混合物的構建方法，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的構建方法，其特征在于：步驟S2中，將所述模擬盒子均分為上部分和下兩部分，并將均聚物AN、BN分別隨機地放入模擬盒子的上部分和下部分，于是在所述模擬盒子的中間、上邊界和下邊界分別形成AN-BN界面，將雙嵌段共聚物隨機放入AN-BN界面并保持兩個界面上的嵌段共聚物的面密度相等。
3.根據權利要求1或2所述的構建方法，其特征在于：步驟S3中，所述耗散粒子動力學方法中，同種粒子間或親和的粒子間的保守力的排斥參數為25，即aAA＝aBB＝aCC＝aDD＝aAC＝aBD＝25，不同的共聚物粒子之間的排斥參數為aAB＝55，不親和的嵌段共聚物與均聚物粒子間的排斥參數為aBC＝aAD＝40～55。
4.根據權利要求3所述的構建方法，其特征在于：步驟S3中，所述耗散粒子動力學方法中，模擬的時間為1～2個Rouse時間。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的構建方法，其特征在于：步驟S4中，運行的時間為1～2Rouse時
6.根據權利要求1-4中任一項所述的構建方法，其特征在于：步驟S5中，所述排斥參數為200。
7.權利要求1-6中任一項所述方法構建得到的粗粒化三元纏結高分子混合物的平衡初態。
...【技術特征摘要】
1.一種采用耗散粒子動力學方法實現均聚物-均聚物-雙嵌段共聚物三元纏結高分子混合物的構建方法，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的構建方法，其特征在于：步驟s2中，將所述模擬盒子均分為上部分和下兩部分，并將均聚物an、bn分別隨機地放入模擬盒子的上部分和下部分，于是在所述模擬盒子的中間、上邊界和下邊界分別形成an-bn界面，將雙嵌段共聚物隨機放入an-bn界面并保持兩個界面上的嵌段共聚物的面密度相等。
3.根據權利要求1或2所述的構建方法，其特征在于：步驟s3中，所述耗散粒子動力學方法中，同種粒子間或親和的粒子間的保守力的排斥參數為25，即aaa＝abb＝acc＝a...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李葉迪，王凡，郭洪霞，
申請(專利權)人：中國科學院化學研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。