分子模擬方法在高分子質(zhì)子交換膜和表面活性劑中的若干應用研究.pdf

1、本論文研究以分子力場為核心的計算化學方法在高分子和表面活性劑中的應用。工作涉及到分子力場的確立，用計算化學位的方法預測高分子儲水量以及表面活性劑表面張力和薄膜穩(wěn)定性的預測。使用的計算方法有量子化學從頭計算方法和分子動力學方法。研究內(nèi)容包括可遷移力場分子片段切割規(guī)則的確定，高分子質(zhì)子交換膜力場參數(shù)的建立和儲水量的預測以及表面活性劑在氣液界面的分子動力學模擬。研究工作主要包括：
　　1.為了建立一套可遷移的分子力場，從量子化學方法出發(fā)

2、，研究各種常見官能團對周邊化學環(huán)境的影響，通過對鍵長，鍵級，電荷等性質(zhì)的研究比較，確立的分子片段的切割規(guī)則，為制作可遷移性的分子力場以及建立分子力場數(shù)據(jù)庫提供了依據(jù)。
　　2.從第一性原理出發(fā)，根據(jù)分子片段化規(guī)則，開發(fā)了描述 STPES(Sulfonated polyarylenethioethersulfone)，一種新合成的具有出色的熱穩(wěn)定、機械穩(wěn)定性及質(zhì)子傳遞性能等優(yōu)點的高分子質(zhì)子交換膜的分子力學力場。在得到可靠力場參數(shù)的基

3、礎下，通過分子動力學模擬，并預測了其儲水量，并與Nafion的各項性質(zhì)進行了比較，發(fā)現(xiàn)STPES比Nafion具有更高的儲水量。
　　3.通過分子片段化方法利用量化計算從第一性原理出發(fā)開發(fā)了烷基苯磺酸鹽表面活性劑同分異構(gòu)體的分子力場，并比較了三種不同苯環(huán)結(jié)合位點的烷基苯磺酸鹽同分異構(gòu)體在表面性質(zhì)上的差異。
　　4.以烷基苯磺酸鹽（12phenylLAS）為例，通過分子模擬方法研究硬水離子（Ca，Mg）如何影響表面活性劑的性質(zhì)