端羟基聚丁二烯/增塑剂共混物相容性的分子动力学模拟和介观模拟

应用分子动力学(MD)和介观动力学(MesoDyn)模拟方法对固体推进剂中端羟基聚丁二烯(HTPB)与增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)、硝化甘油(NG)的相容性进行了研究. 采用MD模拟方法在COMPASS力场下, 对纯物质、HTPB/增塑剂共混物的密度、内聚能密度、溶度参数和共混物分子间的Flory-Huggins作用参数及结合能等进行了模拟计算, 通过比较溶度参数差值(Δδ)的大小、模拟前后体系密度变化情况均可以预测HTPB与增塑剂的相容性, 结合能的分析揭示了HTPB/增塑剂共混物组分间的相互作用及本质. 将Flory-Huggins作用参数转化为MesoDyn模拟的输入参数, 采用MesoDyn模拟方法对HTPB/增塑剂共混体系的介观形貌与动力学演变过程进行了研究, 通过模拟得到的等密度图、自由能密度和有序度参数等可以判断共混体系的相容性. MD和MesoDyn模拟结果均表明: HTPB/DOS属于相容体系, 而HTPB/NG属于不相容体系, 其结论与实验结果一致.     

聚乙烯醇/聚乙烯基吡咯烷酮共混体系相容性研究

用DSC、FTIR、SAXS和测定Flory-Huggins相互作用参数等方法对聚乙二醇(PVA1)/聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)共混体系的研究。结果表明,该体系具有完全互容的性质。共混物只有一个玻璃化转变温度。用DMSO作溶剂浇铸的膜光学透明。PVA1的长周期和片晶厚度均随PVP含量增加而增大,但后者增大的幅度比前者小得多,表明PVP和PVA1的非晶部分形成均相并夹入到球晶内部。共混物中PVP羰基吸收峰和PVA1的羟基吸收峰与相应均聚物相比,在红外光谱图中皆向低频方向迁移,迁移波数随第二组分含量的增加而增大。表明二者间有氢键生成。用平衡熔点计算的Flory-Huggins相互作用参数为-0.88。     

PA6/PPS共混物介观形貌的DPD模拟

应用耗散粒子动力学(DPD)模拟方法研究了PA6/PPS共混物的介观形貌及动力学演变过程.详细分析了不同比例下PA6/PPS共混物的介观形貌、密度、扩散系数以及界面张力等变化情况,同时还考察了不同剪切速率对体系介观形貌的影响.结果表明,PA6/PPS共混物中随PA6含量的增加,PA6的介观形貌依次出现球状、柱状、层状以及连续相等结构,PA6的扩散系数大于PPS,说明PA6的加入可以改善共混物的加工流动性,这与文献报道的实验结果相一致.同时剪切速率的大小对PA6/PPS体系形貌有着重要影响.     

Flory状态方程理论研究PS/PMMA/SAN相行为

将改进的Flory状态方程理论(EOS)引入含“分子内链段排斥性相互作用”的高分子共混物中,研究含无规共聚物的三元共混体系聚苯乙烯(PS)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚苯乙烯-丙烯腈(SAN)无规共聚物的相行为,建立相应的适用于含无规共聚物三元共混体系Spinodal方程.用PS、PMMA、PAN的特征参数及其链段间相互作用参数分别计算相应共聚物的特征参数,由二元相互作用模型计算均聚物-共聚物间的相互作用能参数.在运用EOS理论研究三元均聚物共混体系相行为基础上,进一步预测PS/PMMA/SAN体系的相行为,计算并绘制不同温度下的Spinodal曲线并进行实验验证,理论计算与实验结果吻合.结果表明,EOS理论可以克服经典平均场理论的缺陷,成功描述含分子内排斥作用共混体系相行为与共聚物组成及温度之间的关系.     

反相气相色谱法研究聚合物共混物的相溶性

 用反相气相色谱法测定了聚氯乙烯(PVC)／ 乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)共混体系中分子间表观热力学相互作用参数χ′23,并以χ′23 为判定依据,研究了共混物的相溶性。 初步探讨了共混物的组成、聚合物分子 链结 构、温度与χ′23的关系以及探针分子性质 对χ′23参数的影响。结果表明：χ[ HT6〗′23值能够准确有效地判定PVC与EVA共混物的 相溶性,醋酸乙烯质量分数低的EVA与PVC的共混物是热力学不相溶的;而醋酸乙烯质量 分数中等的EVA与PVC的共混物则具有部分相溶性。结果与其它方法得到的结论是一致的 。     

PAA对PLA流变性能和热性能的影响

通过熔融共混法制备了一系列的PLA/PAA共混物,考察了PLA/PAA共混体系的流变行为和热性能(结晶行为和热降解行为).FTIR测试结果证实PLA与PAA分子链之间形成了氢键网络.动态剪切流变测试和DSC测试均表明共混体系的流变行为和冷结晶行为会随着PAA含量的改变而改变,这可能是由于PLA与PAA的氢键作用受到PAA含量的影响.另外,DSC测试证实共混体系中的氢键网络还会受到试样热历史的影响.当PAA含量较低(低于5 wt%)时,PLA/PAA共混体系中PAA与PLA熔体两相的相分离不严重,使得PAA与PLA分子链能够较大限度地接触而形成较强的氢键作用,因而可以明显减缓增塑作用对黏度降低的影响.     

用苯乙烯-丙烯腈无规共聚物作增容剂改善聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯相容性的研究

对聚碳酸酯（ＰＣ）／苯乙烯 丙烯腈无规共聚物（ＰＳＡＮ）／聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）三元共混物，运用平均场理论，通过二元链段相互作用参数χｉｊ计算了其中三个二元对共混组成的相互作用参数χｂｌｅｎｄ，并计算了三元共混体系的ｓｐｉｎｏｄａｌ曲线．由此预测了三元共混物相容的条件，讨论了ＰＳＡＮ组成，各聚合物分子量对体系相容性的影响，并进行了实验验证．结果表明通过适当控制共聚组成和分子量，ＰＳＡＮ可以作为ＰＣ和ＰＭＭＡ共混物的增容剂，并可以通过仅改变ＰＳＡＮ在共混物中的比例来改善体系的相容性，直至得到完全均相的三元共混物．     

分子间相互作用对聚肽共聚物/聚苯乙烯衍生物共混体系自组装形貌影响的研究

合成了两亲性的聚(γ-苄基-L-谷氨酸酯)-b-聚乙二醇(PBLG-b-PEG)聚肽刚-柔嵌段共聚物和聚苯乙烯(PS)均聚物及多种聚苯乙烯衍生物,包括聚(4-乙酰氧基苯乙烯)(PAS)均聚物、聚(4-羟基苯乙烯)(PVPh)均聚物和聚(苯乙烯-co-4-乙酰氧基苯乙烯)(P(S-co-AS))共聚物.用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)等表征了聚合物的结构、分子量及分布.采用共溶剂溶解、选择性溶剂透析的方法,制备了PBLG-b-PEG嵌段共聚物与不同PS衍生物(包括PS均聚物)共混体系的自组装聚集体,利用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)等表征了自组装体的形貌和结构.研究发现,不同的分子间相互作用(如π-π共轭作用、偶极-偶极相互作用、氢键作用等)对共混体系的自组装形貌有显著的影响.PBLG-b-PEG/PS共混体系自组装可形成表面具有条纹结构的"毛线球"聚集体,该体系中PBLG和PS之间形成π-π共轭作用,相互作用强度相对较弱;PBLG-b-PEG/PAS共混体系自组装可形成表面基本光滑并有轻微凹陷的球形聚集体,该体系中PBLG和PAS之间除了π-π共轭作用,还可形成相对较强的偶极-偶极相互作用;而PBLG-b-PEG/PVPh共混体系自组装得到了囊泡,该体系中PBLG与PVPh之间可形成π-π共轭和氢键作用,相互作用强度进一步增强.对于PBLG-b-PEG/P(S-co-AS)共混体系,可通过改变P(S-co-AS)共聚物中AS摩尔分数和制备温度来调控自组装聚集体表面的条纹形貌.根据PBLG链段与不同PS衍生物(包括PS均聚物)之间不同的分子间相互作用,提出了上述聚集体形貌转变的机理.     

苹果酸基脂肪共聚酯反应性共混制备超韧聚乳酸共混物

通过反应性共混使聚乳酸(PLA)与增韧剂原位生成接枝共聚物,可增强界面相互作用,有效提高不相容共混物的韧性.本研究将聚(癸二酸/苹果酸-co-丁二醇/丙二醇)酯(PBSePM)在六亚甲基二异氰酸酯(HDI)作用下与PLA反应性共混制备了PLA/PBSePM共混物.重点研究了HDI对PLA/PBSePM共混物的力学性能、...     

端羟基聚丁二烯/增塑剂共混物相容性的分子动力学模拟

固体推进剂和炸药的力学性能在很大程度上依赖于配方中高分子粘结剂与增塑剂的相容性. 本文对相容和非相容两种体系进行了分子动力学(MD)模拟, 以考察分子模拟方法的实用性. 为预测固体推进剂中端羟基聚丁二烯(HTPB)与增塑剂癸二酸二辛酯(DOS)、硝化甘油(NG)的相容性, 采用MD模拟方法在COMPASS力场下, 对HTPB、DOS、NG和共混物HTPB/DOS、HTPB/NG的密度、内聚能密度及溶度参数等进行了模拟计算. 通过比较溶度参数差值(△δ)的大小、分子间径向分布函数和模拟前后体系密度变化情况均可以预测HTPB/DOS属于相容体系,而HTPB/NG属于不相容体系, 与实验结果一致. 径向分布函数分析同时揭示了HTPB/增塑剂组分之间的相互作用及本质. 本文的模拟方法可以作为预测聚合物与增塑剂相容性的有利工具, 也可以为固体推进剂和炸药的配方设计提供理论指导.