分子模擬在界面相互作用計(jì)算中的應(yīng)用.pdf

1、界面問題在化學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用中都占有重要地位，而確定界面分子相互作用強(qiáng)弱又是界面問題中重要而又難于處理的一個(gè)環(huán)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段在研究界面相互作用強(qiáng)弱及其微觀機(jī)理方面遇到了許多困難，與此同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)和算法的發(fā)展，分子模擬在處理界面相互作用和揭示微觀機(jī)理方面顯示出巨大的潛力。本文使用“雙層結(jié)構(gòu)模型”和“隨機(jī)無序分子團(tuán)簇模型”兩個(gè)界面模型，通過分子模擬來處理層間界面相互作用和共混體系界面相互作用，并詳細(xì)論述了模型機(jī)理、應(yīng)用范圍和所涉及的模

2、擬參數(shù)的設(shè)置和選擇。 本文使用Materials Studio軟件包，將上述兩個(gè)界面模型應(yīng)用于縮酮類增容劑的分子設(shè)計(jì)和高分子類碳酸鈣阻垢劑的分子設(shè)計(jì)當(dāng)中。 對三類增容劑環(huán)己酮-甲醛樹脂、乙酰化環(huán)己酮-甲醛樹脂和肟化環(huán)己酮-甲醛樹脂與一系列小分子(四氯化碳、乙醇、甲苯和乙醚)的共混體系界面相互作用的研究，揭示了乙?；碗炕男詫Νh(huán)己酮一甲醛樹脂溶解性的影響，模擬結(jié)果表明乙?；瘯?huì)改善樹脂在弱極性容劑中的溶解性，而肟化則會(huì)降低

3、樹脂的溶解性。通過對三類樹脂與聚酰胺D1007E共混體系的研究表明，三類增容劑樹脂均能與D1007E相容，相容性順序?yàn)橐阴；h(huán)己酮-甲醛樹脂>環(huán)己酮-甲醛樹脂)肟化環(huán)己酮-甲醛樹脂。對分別添加了上述三類增容劑的聚酰胺樹脂層與無定型聚苯乙烯層的層間界面相互作用的研究表明，增容劑的加入會(huì)對聚酰胺的附著性能產(chǎn)生很大影響，其中加入環(huán)己酮-甲醛樹脂和肟化環(huán)己酮-甲醛樹脂均會(huì)改善聚酰胺對聚苯乙烯塑料的附著性能，而加入乙?；h(huán)己酮-甲醛樹脂則會(huì)降低聚

4、酰胺對聚苯乙烯的附著性能。 在研究高分子阻垢劑與碳酸鈣晶體相互作用時(shí)，首先引入Gibbs-Wulff理論計(jì)算得到了碳酸鈣自然生長狀態(tài)下的晶體形貌，計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)模擬得到的晶體形貌與自然狀態(tài)生長的碳酸鈣晶體的掃描電鏡照片完全吻合。然后運(yùn)用雙層結(jié)構(gòu)模型研究了馬來酸酐系列和丙烯酸系列兩大類高分子阻垢劑與碳酸鈣晶面的相互作用，并引入單位質(zhì)量相互作用能量來衡量各共聚單體的阻垢效率。計(jì)算結(jié)果表明，對于碳酸鈣垢而言，乙烯基磷酸和丙烯酰胺為兩種高