聚酰亚胺单链的动力学行为的分子动力学模拟

耐热高聚物由于具有相当优异的性能,近年来,其应用和基础性研究越来越受到人们的重视。主链同时含有苯环及柔性纽结的耐热高聚物由于具有较高的玻璃化转变温度且具有柔性基团,因此研究其分子运动就具有相当重要的意义。本论文主要以计算机为手段来研究两种不同结构的聚酰亚胺(M-PI,O-PI)的微观分子运动并得到了一些有意义的结论。 我们应用Accelrys公司的软件Materials Studio来模拟单链的聚酰亚胺的分子的动力学行为。首先用Materials visualizer建立了非周期边界的聚酰亚胺单链,然后在300K和600K两个温度下对体系进行模拟。300K在聚酰亚胺玻璃化转变温度以下,而600K在玻璃化转变温度以上。 从动态分析中,通过计算径向分布函数,可知链段与链段之间存在相互作用。同时建立协同环旋转以及协同链段扭转的模型。从数据图可以得到协同环旋转主要是同相式旋转而协同链段扭转则是异相式扭转。通过自扩散系数以及角度分布的分析可知,在M-PI中,醚醚之间的苯环的旋转最活跃,醚与氮之间的苯环其次,氮与甲基之间的苯环旋转最困难。而在O-PI中氮和甲基之间的苯环旋转最活跃,醚醚之间的苯环的旋转其次,醚与氮之间的苯环的旋转最困难。M-PI的协同链段扭转要比O-PI的更活跃。由于两种聚酰亚胺的结构不同,转动的状态也不相同。通过对比自扩散系数以及角度分布可得到结论,M-PI比O-PI的转动更活跃。