聚乙烯醇相变过程中的结构和物理性质的分子动力学模拟

基于分子动力学模拟研究聚乙烯醇(PVA)在加热和冷却过程中的结构特征和物理性质,获得了聚乙烯醇的一些重要的热力学和动力学数据。通过分析体系的键长分布、键角分布、二面角分布及全局取向有序参数考察聚乙烯醇的结构特征。结果表明:聚乙烯醇的聚合度与玻璃化转变温度(Tg)的关系与Ellis关系式吻合较好。在给定温度下,体系链越长,分子迁移率越小,黏度越大。另外,温度在Tg以上黏度值基本保持常数,而温度在Tg以下,无定形体系的黏度值是随着温度的升高而降低的,该结果与预测结果一致。     

多孔型乳胶粒子制备方法的研究

采用半连续无皂种子乳液聚合法合成了以丙烯酸乙酯-甲基丙烯酯甲酯为核、丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸为中间过渡层、苯乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸为壳的三重结构的复合乳液。所得的复合乳液进行碱/酸分步处理后,用透射电镜对胶粒形态进行了观察。考察了共聚乳液核壳层的玻璃化转变温度（Tg)、交联剂、处理温度、酸处理时的初始pH值以及溶胀剂对胶粒成孔的影响。结果表明,具有Tg梯度分布的三层结构的乳胶粒子在碱/酸处理后能得到多孔结构,碱/酸处理时的温度应略高于壳层聚合物的Tg,初始的pH值在6.0,溶胀剂丁酮含量在17%（质量分数）时,得到的多孔结构的孔径较大,而且稳定。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯的玻璃化转变行为的分子动力学模拟

对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的玻璃化转变温度进行了分子动力学模拟(MD).采用COMPASS力场和等温等压(NPT)系综来获得聚对苯二甲酸乙二醇酯在不同温度下的比体积、径向分布函数和形变等参数.在220-480 K范围内模拟体系的比体积、形变及相关径向分布函数随着温度的变化而变化,并且在玻璃化转变温度处出现拐点,最终确定了PET的玻璃化温度,模拟计算的结果与实验值接近.     

聚醋酸乙烯酯熔体的力学谱

利用液态内耗仪研究了聚醋酸乙烯酯(PVAc)在其玻璃化转变温度（Tg）及其以上温度区域的力学弛豫行为.结果表明：PVAc内耗与温度的关系曲线上存在α和α′ 2个弛豫型内耗峰，α峰与PVAc的玻璃化转变有关，α′峰则对应于一种液/液转变，且两者的弛豫时间均满足Vogel Fulcher Tamman关系；在PVAc熔体内耗与频率的关系曲线上，交叉温度TB≈387 K处的α′峰的弛豫时间、弛豫强度和分布参数均出现了一个转折，这是由于降温过程中TB至Tg之间分子耦合作用显著增强的结果.     

SMA共聚物玻璃化转变温度测定条件的优化

本文利用差示扫描量热法（DSC）研究了气氛、升温速率、试样量和载气流速对苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）玻璃化转变温度的影响,并用优化后的条件考察了上海石油化工研究院自制SMA样品的玻璃化转变温度。实验结果表明,在试样量10 mg左右、氮气流速40 mL/min、升温速率20 ℃/min的优化条件下,测定结果良好,经验证,DSC与动态机械热分析(DMTA)所测得的Tg基本一致,表明优化后的条件很适合SMA玻璃化转变温度的测定,此结果有助于SMA的生产和应用。     

用量子化学参数预测聚合物玻璃化温度

在B3LYP/6-31G(d,P)水平上对聚合物单体进行密度泛涵理论算,得到4个量子化学参数(分子偶极矩μ,平均极化率α,熵S及内能Eint)用来建立聚合物玻璃化转变温度Tg的人工神经网络(ANN)模型.误差反向传播的人工神经网络方法用来拟合4个参数与Tg可能存在的非线性关系.通过试差法调整网络参数得到最佳网络条件.模拟最佳网络模型4-4-1,结果表明模拟值与实验值非常接近,训练集与测试集的均方根误差(rmse)分别为17.878K和22.685K,该结果优于线性回归法得到的结果.     

喷雾干燥杨梅粉玻璃化转变温度和结块特性研究

杨梅粉在加工和贮藏过程中很容易结块而使品质变差,为避免和减轻其结块,本实验采用差示扫描量热仪研究了杨梅粉不同水分活度与其玻璃化转变温度(Tg)之间的关系,温度湿度对杨梅粉结块的影响等,结果表明杨梅粉水分活度(Aw)与Tg呈线性关系,Tg=45.758-168.8 Aw(R2=0.863 1);杨梅粉在加工过程中,尽可能使环境温度低于15℃,相对湿度低于22%;杨梅粉结块过程中经历粉的塌陷,粘结,最终导致结块.     

胺端基二硅氧烷固化环氧树脂性能研究

合成了一种新型环氧树脂固化剂胺瑞基二硅氧烷（TADS），由DSC判定TADS与环氧树脂反应活性与不含硅氧链的己二胺相当，以单一TADS固化E－51环氧树脂时，固化的的冲击强度有较大提高，但其玻璃化温度降低至70度附近，为提高体系的Tg，而又不过多损失抗冲击性，将分子链刚性的DDM与TADS并用，改变TADS／（TADS＋DDM）摩尔分数，可使固化物的Tg值按线性关系变化，此外，以SEM对固化物冲击断而形态作了 观察和讨论。     

杉木、马尾松种子细胞质冻结和玻璃化的比较

用差示扫描量热仪(DSC)检测了杉木、马尾松种子细胞质冻结和玻璃化形成的温度,并分析了种子内含物成分与细胞质玻璃化形成的关系。结果表明:(1)杉木种子细胞质被检测到玻璃化状态的存在,其玻璃化状态形成的温度(Tg)为-52.386℃,杉木种子细胞质的冻结温度为-34.323℃。马尾松种子细胞质未被检测到玻璃化状态的存在,其细胞质在-24.826℃的温度下结晶。(2)杉木种子粗脂肪含量低于马尾松种子,且杉木种子低聚糖/蔗糖的比值(O/D值)高于马尾松种子的O/D值,说明较低的脂肪含量和较高的低聚糖含量有利于细胞质玻璃化状态的形成。(3)含水量与细胞质玻璃化状态的形成关系不密切。     

结构胶黏剂在温度作用下的剪切性能试验研究

设计并进行了2组采用不同条件固化的胶黏剂的拉伸剪切试验,研究了结构胶黏剂的剪切强度和剪切刚度随温度升高的变化规律,以及不同温度下胶黏剂剪切破坏模式.试验发现,室温固化的胶黏剂再次经历高温后,其玻璃化温度Tg有了30℃左右的提高;随着温度的升高,胶黏剂剪切强度和剪切刚度总体上呈下降趋势,且在其玻璃化温度Tg前后20℃的区域内变化最为明显.研究表明,胶黏剂玻璃化温度是影响胶黏剂温度作用下剪切性能的关键因素,同时高温固化方式可以提高胶黏剂玻璃化温度,延缓胶黏剂剪切强度和剪切刚度的下降.在此基础上,引入玻璃化温度这一重要参数,给出了结构胶黏剂的剪切强度及剪切刚度与温度之间的关系模型,为实际工程应用提供了参考.     

温度对石墨烯条带拉伸力学性能影响的模拟研究

利用分子动力学模拟,分析了单层石墨烯条带在热力学温度[1K,800K]范围内拉伸力学性能对条带手性,宽度及模拟温度的依赖性.结果表明,相同条件下锯齿型石墨烯条带较扶手椅型石墨烯条带具有更大的弹性模量及拉伸强度;条带宽度的增加对弹性模量有较小影响,但拉伸强度随宽度的增加有明显变化;石墨烯条带拉伸强度随温度的升高而减小,均匀变温模拟条件下拉伸强度较室温恒温模拟结果有所变化,且温度变化率是影响拉伸强度的因之一.     

二氧化碳/环氧丙烷/萘酐三元共聚合与表征

利用稀土三元催化剂,通过二氧化碳(CO2)、环氧丙烷(PO)与萘酐(NA)的共聚反应,得到一种三元共聚物(PPCA).对PPCA的结构进行了FIR,1H-NMR及13C-NMR表征,表明NA被开环嵌入PO—CO2中.对PPCA的分子质量、热性能、力学性能进行了测试.结果表明,在一定范围内,随着NA单元的增加,PPCA的玻璃化转变温度(Tg)升高,材料的拉伸强度增强,同样分子质量的聚碳酸亚丙酯(PPC)和PPCA比较,PPCA的玻璃化转变温度比PPC高,拉伸强度也比PPC有明显增强.不同的聚合反应时间对PPCA的分子质量、玻璃化转变温度材料的拉伸性能也有明显的影响.     

单层石墨烯温度效应的分子动力学模拟

在不同温度条件（0 K-3000K）下,采用AIREBO势函数对单层石墨烯薄膜的弛豫性能和拉伸性能进行分子动力学模拟,研究单层石墨烯在弛豫过程中温度效应对其原子结构的影响以及单层石墨烯在拉伸过程中力学性能与温度效应的关系.研究结果表明：单层石墨烯的弛豫性能和拉伸性能均对温度具有很强的依赖性.理想状态下,单层石墨烯的弛豫是一个原子结构的动态平衡过程,随着温度升高,石墨烯稳定性降低,弛豫过程中原子的波动起伏变得不规则和剧烈起来.在温度从0K上升到3000K的过程中,单层石墨烯的拉伸强度、拉伸极限应变和弹性模量值均呈现下降趋势,且锯齿型石墨烯的弹性模量对温度的依赖程度比扶手椅型大,薄膜的拉伸随温度变化表现出不同的破坏形态.     

高度支化聚氨酯/环氧树脂的合成与性能

先以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚碳酸酯二醇(PCDL)和聚醚胺(ATA)为原料,采用A2+B3法合成了含端氨基且具有高度支化结构的聚氨酯(AHBPU),然后与环氧树脂(EP)固化交联反应,合成了高度支化聚氨酯/环氧树脂(AHBPU/EP).通过红外光谱(FT-IR)、差式扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)、电子拉力测试等手段对产物的结构和性能进行了表征.探讨了EP对AHBPU/EP的玻璃化转变温度(Tg)和热分解温度的影响,同时研究了[B3]/[A2]比值和EP加入量对AHBPU/EP力学性能的影响.结果表明,相对于AHBPU而言,AHBPU/EP的Tg和热分解温度都有明显的提高;当nNCO-/nOH-=1.3,[B3]/[A2]=1∶1,mEP/mAHBPU=0.5时,AHBPU/EP的力学性能最好.     

液态金属Cu凝固过程中晶体形核与生长及纳米团簇结构的演变特性

采用分子动力学方法和Quantum Sutton-Chen（Q-SC）多体势,对含有5万个液态金属铜（Cu）原子系统在凝固过程中的晶体成核与生长规律及纳米团簇微观结构转变特性进行了模拟跟踪研究.运用Honeycutt-Andersen（HA）键型指数法和新的原子团类型指数法（CTIM-2）分析了金属Cu原子的成键类型和原子团簇微观结构演变特性.结果发现：在以1.0×1013K/s速度冷却时,体系最终形成晶态与非晶态结构共存的混合结构,非晶转化温度约为673K,结晶起始温度为373K.在以4.0×1012K/s速度冷却时,结晶起始温度为673K,系统形成以1421和1422二种键型或由其构成的面心立方（fcc）（12000120）和六角密集（hcp）（1200066）基本原子团为主体的晶态结构,尤其是由1421键型构成的面心立方基本原子团在晶核生长和纳米团簇结构形成过程中占主导地位.形核和生长过程对凝固微观结构演变特性有重要的影响.     

铝、锆液固态转变和动力学性质的第一性原理分子动力学研究

采用第一性原理分子动力学(Ab Initio Molecular Dynamics,AIMD)方法研究了Al和Zr液固转变过程中的能量、偶关联函数、结构因子和键对分布的变化规律,获得了不同温度下两种金属液体的扩散系数和黏度.结果表明,AIMD计算得到的液态金属偶关联函数、结构因子和扩散系数与实验测量数据符合得很好.在冷速为5.0×1013和2.5×1013K/s时,液态Al分别在730K附近发生玻璃化转变或者形成有一定缺陷的fcc晶体结构.在平均冷却速率为4.3×1013和2.0×1014K/s的条件下,液态Zr在1200K时分别开始转变为热力学上亚稳定的bcc结构和玻璃相.Zr的液态和玻璃态结构中二十面体和bcc类型短程序是其主要拓扑短程序.     

铁熔体快速冷却过程的分子动力学模拟

利用LAMMPS建立8×8×8原子箱,采取EAM模拟大量铁原子体系。先对体系升温,让体系充分均匀,然后对体系进行不同冷却速度下的降温。经过分子动力学模拟得到能量温度曲线、径向分布函数(RDF)和体系结构。结果表明:冷却速度低于1.8×1010K/s时,结晶相变点和熔点基本重合;冷却速度超过1012K/s时,生成物为非晶;铁熔体的过冷度可达到700 K;冷却速度在1011K/s附近时,能够生成体心立方的Fe单晶。     

氨改性介孔Si02用于C02／N2变压吸附分离

在323．15K下,以月桂酸为结构导向剂（SDA）、r-氨丙基三乙氧基硅烷为助结构导向剂和硅酸乙酯为硅源,采用阴离子表面活性剂法直接合成氨改性介孔Si02（AMS）用于C02／N2变压吸附分离．对样品进行低温N2吸附脱附、X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）表征,然后用动态法测量其C02、N2穿透曲线并计算吸附量．结果发现,在323．15K、常压下合成吸附剂AMS对C02／N2的吸附量分别为0．60mmol／g和0．03mmol／g．采用抽真空的方法对吸附剂进行再生,发现75％以上的吸附态C02能够解吸,经过多次吸附／解吸循环C02吸附特性不变．同时利用Aspenadsim软件对吸附过程进行模拟,模拟结果与实验数据吻合良好．     

PLA／ATBC增塑改性体系结晶热性能及耐老化性能的研究

采用熔融共混法,以乙酰柠檬酸三正丁酯（ATBC）作为增塑剂,对聚乳酸（PLA）进行增塑改性,讨论了增塑剂用量对改性PLA结晶热性能及耐老化性能的影响．研究发现：当增塑剂ATBC含量增加时,改性PLA中存在β晶型向α晶型的转变,增塑剂的加入可以使改性PLA的熔点（Tm）、玻璃化转变温度（Tg）降低,结晶度增加;起始热分解温度（Te）和最大热分解温度（Ti）增加,热稳定性变好;增塑剂ATBC的加入可以很好的改善PLA的柔韧性,且当ω（ATBC）为20份时,改性PLA的拉伸屈服强度、直角撕裂强度分别为30．16MPa和119．29kN／m,断裂伸长率增加至380．65%,增塑改性效果最好,即使是在自然条件下老化一年后,其综合力学性能仍可以满足一般产品的要求．