高分子膜材料界面性質(zhì)的分子模擬研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及有關(guān)高分子膜材料科學(xué)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠讓人們更深層次的了解新型高分子材料的需要，為滿足人們對(duì)新型材料的了解的需要，于是引入了新的一種研究手段即計(jì)算機(jī)模擬方法。此方法經(jīng)過(guò)不斷的研究已成功解決高分子材料在實(shí)際應(yīng)用中利用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法所不能解決的多種問(wèn)題。尤其是分子動(dòng)力學(xué)模擬方法的成功運(yùn)用，從分子水平或納米尺度的微觀現(xiàn)象出發(fā)研究使得多相復(fù)雜系統(tǒng)中的界面現(xiàn)象成為現(xiàn)實(shí)。通過(guò)基于微觀尺度基礎(chǔ)上開(kāi)始并擴(kuò)展對(duì)多相系

2、統(tǒng)中界面性質(zhì)的研究，能使人們能夠更進(jìn)一步地了解熱過(guò)程的機(jī)理和本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程界面的調(diào)節(jié)與控制，發(fā)展新的熱過(guò)程及設(shè)備。
　　界面是相與相之間相交的那層界面，也是連接基體和增強(qiáng)纖維的極其重要的微觀結(jié)構(gòu)，并與高分子材料的物理性能、機(jī)械性能、化學(xué)性能均有密不可分的關(guān)系。20世紀(jì)60年代開(kāi)始就界面的問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)性的初步研究。高分子材料界面性質(zhì)的研究在化工過(guò)程生產(chǎn)及材料加工等工業(yè)領(lǐng)域及我們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)中都占有極其重要的地位，同時(shí)對(duì)高新技術(shù)的發(fā)

3、展也占有同樣重要的地位，然而解決界面問(wèn)題中最重要的部分是確定界面分子間相互作用機(jī)理。在1962年美國(guó)材料委員會(huì)組建了關(guān)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料界面性質(zhì)的研究團(tuán)隊(duì)之后，界面性質(zhì)的研究引起了廣大研究學(xué)者們的注意力。為了研究高分子膜材料界面的微觀結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，主要設(shè)計(jì)了PE/SPCE水及PVDF/SPCE水復(fù)合層的界面結(jié)構(gòu)，對(duì)界面的性質(zhì)做了模擬研究。在這項(xiàng)工作中，分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬被用來(lái)評(píng)估聚乙烯表面及聚偏氟乙烯表面與

4、水的相互作用的影響。我們?cè)谝呀?jīng)證實(shí)的可行性的表面模型中模擬現(xiàn)實(shí)的聚乙烯和聚偏氟乙烯。通過(guò)本次模擬可以實(shí)現(xiàn)這些模型表面上的水分子的結(jié)構(gòu)和行為。界面水分子的結(jié)構(gòu)和行為可以通過(guò)均方位移曲線分布和分子徑向分布函數(shù)等進(jìn)行評(píng)估。同時(shí)分別觀察不同模擬階段水分子在膜材料表面的分布輪廓線形狀。將水分子在聚乙烯表面上模擬結(jié)果與其在聚偏氟乙烯表面上的模擬結(jié)果進(jìn)行比較，可以看出水在聚乙烯表面的分布輪廓線的形狀與其在聚偏氟乙烯的形狀不同。其中水分子在聚乙烯表面上