环己烷在聚乙烯和聚异丁烯中无限稀释扩散系数 的测定

采用填充柱的反相气相色谱方法,基于Hadj-Romdhane-Danner色谱过程的数学模型,在323.2～363.2K温度范围内测定了环己烷在聚异丁烯和聚乙烯膜中的无限稀释扩散系数。从实验数据可以看出,环己烷更容易在PIB中发生扩散。对实测扩散数据进行了自由体积理论关联,结果表明,采用空穴自由体积替代Vrentas-Duda自由体积理论方程中自由体积项的修正方程能很好地描述溶剂分子扩散系数随温度的变化关系。     

环己烷在聚乙烯和聚异丁烯中无限稀释扩散系数 的测定

采用填充柱的反相气相色谱方法,基于Hadj-Romdhane-Danner色谱过程的数学模型,在323.2～363.2K温度范围内测定了环己烷在聚异丁烯和聚乙烯膜中的无限稀释扩散系数。从实验数据可以看出,环己烷更容易在PIB中发生扩散。对实测扩散数据进行了自由体积理论关联,结果表明,采用空穴自由体积替代Vrentas-Duda自由体积理论方程中自由体积项的修正方程能很好地描述溶剂分子扩散系数随温度的变化关系。     

分子在ITQ-3分子筛窄孔道内扩散的过渡态理论模型

建立了一个基于过渡态理论的分子在ITQ-3窄孔道方向扩散的模型. 该模型中, 由于分子从空腔中的一个吸附位越过势垒到相邻的另一个空腔中的吸附位需要克服很大的势垒能, 因而分子在势垒处可以简化处理为只存在排斥势, 可得到扩散系数依赖温度和Lennard-Jones作用参数的解析关系. 用分子动力学方法对CF₄在ITQ-3上扩散进行了模拟并验证了解析关系的合理性. 分子动力学模拟计算得到的扩散活化能、势垒能和吸附位势能与实际值相吻合. 模拟结果也显示了扩散系数依赖于附载量, 表现为先增大后减小的变化模式. 扩散活化能的计算证实了这一变化机理, 即当附载量增加时, 由于处于空腔中的分子彼此抬高了势能, 降低了扩散活化能, 使得扩散系数随附载量的增加而增大, 之后由于堵塞效应, 扩散系数随附载量的增加而逐步减小.     

烷烃在丝光沸石型分子筛中吸附和扩散行为

采用巨正则系综蒙特卡罗(grand canonical Monte Carlo, GCMC)与分子动力学(molecular dynamics, MD)相结合的方法, 研究烷烃分子在丝光沸石(MOR)型分子筛中的吸附和扩散性质. 采用GCMC 方法研究温度为300 K、330 K时, MOR型分子筛中甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的吸附. 研究表明, 随着压力的增加吸附量增加, 随温度的升高吸附量有所降低. 饱和吸附量从大到小依次为: 甲烷>乙烷>丙烷>丁烷. 由模拟所得到的单组分吸附等温线, 通过理想吸附溶液理论(IAST)计算二元混合物的吸附平衡相图, 模拟结果与计算结果一致. 采用分子动力学方法, 研究乙烷、丙烷在MOR分子筛上的扩散性质, 结果表明各个方向上的扩散系数不同, z方向上的扩散系数最大.     

寡聚物在高分子母体中的扩散──分子动力学模拟研究

应用分子动力学模拟研究甲基丙烯酸甲酯寡聚物(从单聚体到十聚体)在高分子量的聚甲基丙烯酸甲酯母体中的扩散.随着寡聚物的聚合度的增加,发现其扩散系数从单聚体到三聚体迅速减小,而从四聚体到十聚体其扩散系数几乎保持不变,与实验得到的数值在趋势上符合得很好.     

气体在无定型聚异戊二烯中扩散的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了多个温度下氧气、氮气及甲烷在无定型顺式1,4-聚异戊二烯中的扩散系数。在模拟过程中,使用COMPASS力场作为分子力场。应用COMPASS力场的势能函数,聚合物的密度及玻璃化转变温度的计算结果与实验值有较好吻合。在278-378 K的温度范围内,通过3或1.5 ns时长的正则系综动力学模拟,计算了不同温度下氧气、氮气及甲烷的扩散系数。结果表明,根据爱因斯坦关系式计算得到的扩散系数与实验结果比较接近。对气体扩散系数与温度的关系进一步研究,发现在278-378 K温度范围内,甲烷的扩散系数随温度变化的半对数曲线图是非线性的,而氧气和氮气的扩散系数随温度变化的半对数曲线图是线性的。本文研究结果有助于理解温度对气体扩散的影响机制,并为高温下气体在天然橡胶中扩散系数的测定及天然橡胶热氧老化建模分析提供依据。     

食品包装材料中双酚A在食品模拟物中迁移规律的研究

食品塑料包装材料的安全是保障食品安全的重要一环,包装材料中的双酚A潜在迁移性对人体健康的危害已引起社会的关注. 分别选取蒸馏水、3%乙酸(体积分数)和10%乙醇(体积分数)3种食品模拟物,浸泡已知双酚A含量的食品包装材料,在一定的时间点测试浸泡液中双酚A含量,研究迁移量与模拟物之间的关系. 结果表明,在不同食品模拟物下包装材料中双酚A的迁移量不同,其特定迁移量顺序为10%乙醇溶液>3 %乙酸溶液>蒸馏水. 并研究了温度、时间及微波作用影响食品包装材料中双酚A向食品中的迁移量,结果表明,双酚A向食品中迁移量随接触时间的延长、温度的升高而增加,微波作用能显著提高包装材料中双酚A向食品中的迁移量.     

聚合物的分子结构与吸声性能研究

以甲苯二异氰酸酯和聚乙二醇为原料合成了聚氨酯,同时以乙烯基聚二甲基硅氧烷和含氢硅油为原料合成了硅橡胶.然后,以上述合成的硅橡胶和聚氨酯橡胶分别作为消声涂层的基体材料,研究了聚合物分子结构对涂层吸声性能的影响.采用傅利叶变换红外光谱(FTIR)表征了聚合物的分子结构,用驻波管法测量了涂层的吸声系数,用拉伸法和剪切法测定涂层的拉伸模量和剪切模量,并利用有限元程序ANSYS8.0模拟分析了涂层在水压下的形变.测试结果表明,不同结构的聚合物,在常压和高压下呈现出不同的吸声性能.具有柔性链状结构的硅橡胶基涂层,在水压作用下形变较大,吸声系数随水压增大而迅速减小;而含氢键结构的聚氨酯基涂层,在水压作用下形变较小,吸声系数随水压增大而升高.分析认为聚合物自由体积的大小和运动可能是影响涂层吸声性能的重要因素.橡胶体积压缩后,在一定程度上减少了自由体积的大小,限止了自由体积的运动,因此,选择刚性结构的聚合物作为涂层基体,调节自由体积,是制备在高压下具有高吸声性能涂层的重要途径.     

疏水高分子单链在疏水表面上吸附和扩散过程的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究不同聚合度(N)的聚乙烯(PE)单链在Si(111)表面上的吸附和扩散行为. 分别设置相对介电常数为1和78模拟无溶剂和不良溶剂环境. PE单链的平衡吸附构象均呈现为二维吸附构象, 但在这两种截然不同的环境中呈现不同的构象和动力学特征, 说明溶剂环境对于疏水高分子单链在疏水表面上的吸附和扩散起到了很大的作用. 吸附能与聚合度呈线性关系, 单位链长的平均吸附能是-0.38 kJ·mol^-1. 另外, 扩散系数(D)与聚合度之间的标度关系是D~N^-3/2.     

ITQ-3分子筛中二元混合分子扩散性质的模拟

采用平衡分子动力学方法先是模拟研究了纯组分Ar、SF_6以及CF4在ITQ-3分子筛中的扩散行为,结果表明,在窄孔道中Ar的扩散系数随负载的增加呈现先增加再减小的变化趋势,在宽孔道中则随负载逐渐减小。纯组分的大分子SF_6以及CF4只在y方向扩散,扩散系数与小分子在z方向的变化规律一致。随后,又模拟了二元混合组分SF_6和CF4在ITQ-3分子筛中的扩散行为,模拟结果与各自纯组分SF_6和CF4进行了对比,发现二元混合的SF_6和CF4整体变化趋势与其单组分保持一致,在y方向的扩散系数都是随着负载的增加而先增大后减小,但是两者之间还存在一种相互作用,使得在整个负载范围内扩散较快的CF4的扩散系数比纯组分的扩散系数相对小一些,而纯组分时扩散相对缓慢的SF_6在二元混合中的扩散系数则相对增大。     

金属-有机骨架材料中吸附气体的扩散速率

采用分子动力学方法,以甲烷为探针分子研究了不同压力条件下气体在具有不同孔道结构的金属-有机骨架材料(MOFs)中的扩散速率.通过计算气体在八种材料中的自扩散系数,并结合气体分子在材料中的质心分布图等,讨论了气体扩散速率与孔道结构之间的关系.研究结果表明:对于同时含有孔笼(pocket)和三维正交孔道(channel)结构的MOF材料(P-C材料),低压时甲烷气体吸附在孔笼结构中,随着压力的升高,气体分子开始进入正交孔道,同时其自扩散系数增加;而对于只含有三维立方孔道结构的IRMOF(isoreticular MOF)系列材料,在中低压范围内,气体分子在其中的自扩散系数随压力变化较小.当压力进一步升高时,气体分子在材料孔道中的吸附逐渐接近饱和,其自扩散系数均降低.因此,在不同MOF材料中气体分子扩散速率的差异主要取决于孔道结构的不同.对P-C材料,中低压下通过控制压力可以控制气体在其中的扩散速率,从而为MOF材料在气体存储、分离等方面的实际应用提供参考信息.     

Frontal polymerization as a new method for developing drug controlled release systems (DCRS) based on polyacrylamide

Stimuli-responsive polymers are macromolecular materials that undergo changes in response to small external stimuli in the environmental conditions. Among stimuli-responsive hydrogels are several polyacrylamides. Frontal polymerization is a fast, easy and inexpensive polymerization technique used for the synthesis of macromolecules.Aim of this work was the evaluation of the Frontal polymerization technique as new method for the preparation of controlled release dosage forms in which drug loading and polymer preparation occur together, as well as the possibility of obtaining more dosage units by a unique preparation. Hydrogels based on polyacrylamide containing diclofenac sodium salt were prepared using the Frontal polymerization and compared with similar systems obtained by the classic batch method. Polymers characterized by three different degree of cross-linking were prepared. The stability of the drug during the sample preparation was evaluated by IR analysis. The obtained samples were characterized in terms of drug content, morphology, in vitro drug release and swelling properties. Samples were studied also divided into disks. The results show that hydrogels based on polyacrylamide can be prepared by Frontal polymerization; these samples show similar properties to those obtained by batch polymerization. The drug is stable in the polymerization reaction conditions. Samples characterized by the lowest degree of cross-linking show drug loading values always higher than samples with the highest one regardless of the preparation method employed. The swelling ratio decreases as the degree of cross-linking increases. Loaded samples swell more than drug free ones. From a single preparation of hydrogel, three disks showing same drug content and in vitro release behaviour can be obtained and thus they can be used as three single dosage units.     

Flame retardancy and thermal degradation of intumescent flame retardant polypropylene material

The flame retardancy and thermal degradation properties of polypropylene (PP) containing intumescent flame retardant additives, i.e. melamine pyrophosphate (MPyP) and charring‐foaming agent (CFA) were characterized by limiting oxygen index (LOI), UL 94, cone calorimeter, microscale combustion calorimetry, and thermogravimetric analysis (TGA). It has been found that the PP material containing only MPyP does not show good flame retardancy even at 30% additive level. Compared with the PP/MPyP binary system, the LOI values of the PP/MPyP/CFA ternary materials at the same additive loading are all increased, and UL 94 rating is raised to V‐0 from no rating (PP/MPyP). The cone calorimeter results show that the heat release rate and mass loss rate of some ternary materials decrease in comparison with the binary material. The microscale combustion calorimetry results indicate that the sample containing 22.5 wt% MPyP and 7.5 wt% CFA has the lowest heat release rate among all samples. The TGA results show that the thermal stability of the materials increases with the addition of MPyP, while decreases with the addition of CFA. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

聚丙烯酸凝胶的动态行为及温敏相变

应用动态光散射技术研究了聚丙烯酸凝胶的动态行为及温敏相变．以相关长度（ξ）及扩散系数（Ｄ）表征动态行为．交联度,聚合物浓度及引发剂用量对ξ和Ｄ影响的规律是,随交联度增加,ξ和Ｄ分别减小及增大;聚合物浓度高,扩散系数大;引发剂用量增大,ξ向变小的方向发展．温敏相变的规律是,随温度升高,Ｄ增加,ξ下降,并且ξ分布范围逐渐变窄;随温度下降,因χ 诱发的微脱水收缩作用而导致相分离,出现浊度;交联度愈高,出现相分离的温度愈高．     

Diffusion-controlled reactions in vinyl chloride suspension polymerization

The vinyl chloride suspension polymerization is kinetically modeled with a general approach for the independent calculation of diffusion effects on polymerization reactions. For the initiator decomposition, propagation and termination an apparent rate coefficient is determined, built up from two contributions: the intrinsic rate coefficient and a diffusional contribution. The diffusional contribution is calculated with the Smoluchowski model, the diffusion coefficients being determined from the free volume theory. When applying the free volume theory no adjustable parameters are used. The intrinsic rate coefficients are taken from the literature. Hence, a model without any adjustable parameters is obtained. Calculations show that the glass effect appears only at (very) high conversions. Due to the cage effect the initiator efficiency decreases strongly as soon as the monomer phase has disappeared. The gel effect always occurs in the polymer-rich phase and results in a decrease of the termination rate coefficient at the start of the third stage in the polymerization process. There is a good agreement with experimental results.     

水在NanZSM-5型分子筛中吸附的研究: 分子模拟

利用分子动力学(MD)模拟退火的方法和巨正则系综Monte Carlo模拟方法(GCMC)研究了水在NanZSM-5型分子筛中的吸附行为, 计算结果与文献中报道的实验结果吻合较好. 在此基础上, 进一步预测了水在不同硅铝比的NanZSM-5型分子筛中的吸附性质, 计算结果显示: 分子筛骨架上的硅铝比会显著影响水分子的吸附量和吸附等温线, 随着硅铝比的降低, 水的吸附量增加; 水分子的吸附位置是在钠离子和铝原子的周围, 平均每个钠离子周围吸附4个水分子, 而当水的吸附量增大时, 水分子与分子筛骨架上的氧原子之间发生了氢键作用; 在吸附量相同的条件下, 水的吸附热随着硅铝比的降低而升高.     

2-乙基-4-甲基咪唑固化环氧树脂体系动力学模型

由2-乙基-4-甲基咪唑(2,4-EMI)固化双酚A二缩水甘油醚型环氧树脂(DGEBA)的等温差示扫描量热(DSC)实验结果发现固化反应分两阶段进行,催化聚合反应有一诱导期.由DSC测试结果求得催化聚合反应的速率常数.从反应机理出发,以诱导期为边界,建立两阶段的微观固化动力学模型.从扩散的角度在模型中引入临界固化度(αc)和扩散因子,进一步建立扩散控制固化动力学模型,对不同2,4-EMI含量和固化温度(Tc)的体系,计算得到αc.研究发现扩散因素对固化动力学影响较大,固化反应前期由化学动力学控制,后期由扩散因素控制;αc主要由体系的玻璃化转变决定,Tc越高,体系玻璃化转变时对应的固化度越大,cα越大.     

Molecular dynamics simulation study on adsorption and diffusion processes of a hydrophilic chain on a hydrophobic surface

Molecular dynamics simulations are applied to investigate the adsorption and diffusion processes of a single hydrophilic poly(vinyl alcohol) (PVA) chain with different chain lengths on a hydrophobic graphite surface. It is expected that the chain and the surface "dislike" each other because one is hydrophilic and the other is hydrophobic. But surprisingly, a short PVA chain is well adsorbed on the surface, accompanied by large changes in the chain configuration. With increasing degree of polymerization (N), the chain turns gradually from two-dimensional adsorption to possessing certain height in the direction perpendicular to the surface. Moreover, the adsorption energy increases and the diffusion coefficient decreases with increasing N. In particular, for N = 20 in equilibrium, the hydroxyls of this short chain are close to the graphite surface in the stable adsorption configuration. In addition, we change the effective dielectric constant to 76.0 to mimic good solvent condition. The chain configurations and the diffusion coefficients both vary in contrast to the foregoing results.