高分子链超声裂解新的Monte Carlo算法

设计了一种新的Monte Carlo算法，在计算机上模拟了高分子链的超声裂解过程。首先根据Ovenall模型用遍历法对高分子链进行模拟断裂，随后进行倒接，进而反演了整个裂解过程。在获得大量模拟结果的基础上，分别研究了极限断裂次数的频率分布，最可几极限断裂次数与聚合度之间的关系，极限断片长度的平均分布，以及分子量多分散系数与裂解程度之间的关系。     

正癸烷与二甲苯在超临界压力下的热裂解

采用连续流动装置对正癸烷和二甲苯在超临界压力下的热裂解对比研究. 用气相色谱和色质联用仪对其气相产物和液相产物进行分析, 计算气相产物产率和裂解转化率, 并运用计算化学方法获得正癸烷和二甲苯不同化学键的键能, 从实验和理论上分析其裂解反应的难易程度和裂解规律. 实验结果表明, 在4 MPa和650、700、750 ℃条件下, 正癸烷比二甲苯更容易裂解, 正癸烷裂解产物以C₁-C₃小分子的烃类和氢气为主, 而二甲苯裂解产物主要为乙苯、甲苯和其它芳香类化合物; 键能计算结果表明, 正癸烷碳链骨架的C－C键能和C－H键能均较小, 裂解反应的诱发步骤应该是C－C键断裂, 而二甲苯苯环上C－C和C－H键能均较大, 裂解诱发步骤应该是侧链甲基脱氢反应. 因此正癸烷裂解反应以C－C键断裂和脱氢反应为主, 二甲苯裂解主要发生侧链甲基C－C键断裂和脱氢反应, 而芳环则比较稳定, 理论计算键能分析与裂解实验结果一致.     

乙苯与二甲苯在超临界压力下的热裂解研究

采用连续流动装置, 在压力为4 MPa, 温度分别在700, 750和780 ℃条件下, 开展了乙苯和二甲苯在超临界压力条件下热裂解反应的实验研究. 对乙苯和二甲苯裂解的气相产物, 采用在线气相色谱进行分析; 而裂解的液相产物则通过色质联用仪进行定量分析. 研究发现乙苯和二甲苯裂解的气相产物组成基本相同, 而液相产物组成相差较大, 但都是芳香烃类化合物. 乙苯和二甲苯的转化率都随温度升高而增加; 在相同温度下, 乙苯比二甲苯转化率高. 此外, 裂解过程并未发现明显的结焦现象, 说明纯芳香烃物质的热裂解并不会导致严重积炭. 同时, 本文还采用密度泛函方法在BHandHLYP/6-31+G(d, p)水平上, 对乙苯和甲苯分别进行结构优化并计算相关的键能. 计算结果表明: 乙苯侧链乙基中的C—C键的键能最小, 从而说明乙苯侧链烷基更容易发生断键反应, 理论结果很好地解释了乙苯比二甲苯裂解转化率高的实验现象. 本文的工作对燃料裂解结焦机理的重新认识有重要的意义.     

碳前驱体CH3ArCH2NH2热解反应的热力学和动力学DFT研究

在实验研究基础上,通过量子化学理论计算对碳前驱体CH3ArCH2NH2的热裂解机理作了进一步的研究.利用Gaussian98程序包中AM1方法及DFTUB3LYP/3-21G*方法,对化合物5种可能热裂解路径的热力学和动力学计算结果表明,CH3ArCH2NH2热裂解的主反应路径为生成自由基CH3ArCH2*和NH2*,其主反应路径AM1计算的活化能Ea=230.78kJ/mol,DFT计算的活化能Ea=321.18kJ/mol;比较键焓计算的数据与相应的实验数据,发现DFT计算结果与实验结果吻合得较好;通过分析优化的反应物及产物自由基的部分结构参数,了解了理论支持主反应的原因;计算的产物自由基的空间构型表明主反应路径生成的产物自由基相互间若进行稠环缩合反应,将获得分子平面取向性很好的稠环芳烃产物.     

高聚物的分子量分布

研究分子量分布的意义高聚物的分子是由单体分子聚合而成,除了少数几种蛋白质外,其分子量是不均一的。分子量多分散性是高聚物的基本特性之一,其多分散程度决定于聚合反应的机理,试样的处理过程,以及老化裂解等影响。高聚物所表現的性质,均为其不同分子量的分子对此种性质供献的总和。因此研究高聚物的分子量分布,无论对力学性能或溶液性质的了解,以及聚合机理的探討,产品质量的控制与改进都有重要的意义。聚合及降解反应的机理无疑是聚合或降解产物分子量分布的决定因素,从反应动力学可以导出分子量     

聚异丁烯辐射裂解历程

1.研究聚异丁烯的辐射效应时,发现其裂解速度与温度关系与聚乙烯类似.这说明聚异丁烯在辐照时,除了直接因受射线作用而断链外,还可能同时进行一种由辐照时形成的自由基参加的二级反应. 2.在射线作用下形成的氢原子(由侧链CH_3-基的C-H键中断而产生),能与邻近的聚异丁烯分子的侧键CH_3-作用.由此形成的高分子自由基由于立体障碍不能起重合反应,但能起重排反应.其结果使双键产率与裂解产率的比值增加;使聚异丁烯的甲基侧链浓度下降而出现乙基支链. 3.??型高分子在溶胀状态下辐照,其裂解速度降低.这是因为当溶剂分子存在下抑制二分子重排裂解反应的缘故.共聚物??在含C~(14)甲苯中辐照后,引入高分子的放射活性随剂量增加而增加,但粘度不变.这也论证了上述假定是正确的. 4.研究了高分子量聚异丁烯级分与含C~(14)的低分子量聚异丁烯级分的混合物辐射效应.结果证明在辐照时,甲基从一聚异丁烯分子转移到另一分子上去.这结果说明聚异丁烯的辐射裂解过程,不仅是由于直接辐射效应的结果,而且还以二分子历程进行.     

碳前驱体CH3ArCH2NH2热解反应的热力学和动力学DFT研究

在实验研究基础上 ,通过量子化学理论计算对碳前驱体 CH3 Ar CH2 NH2 的热裂解机理作了进一步的研究 .利用 Gaussian98程序包中 AM1方法及 DFT UB3 LYP/3 -2 1 G*方法 ,对化合物 5种可能热裂解路径的热力学和动力学计算结果表明 ,CH3 Ar CH2 NH2 热裂解的主反应路径为生成自由基 CH3 Ar CH2 ·和 NH2 · ,其主反应路径 AM1计算的活化能 Ea=2 3 0 .78k J/mol,DFT计算的活化能 Ea=3 2 1 .1 8k J/mol;比较键焓计算的数据与相应的实验数据 ,发现 DFT计算结果与实验结果吻合得较好 ;通过分析优化的反应物及产物自由基的部分结构参数 ,了解了理论支持主反应的原因 ;计算的产物自由基的空间构型表明主反应路径生成的产物自由基相互间若进行稠环缩合反应 ,将获得分子平面取向性很好的稠环芳烃产物     

1-辛烯Ziegler-Natta聚合的活性中心多分散性——分子量分布及动力学的研究

本文通过对TiCl_3-Al(C_2H_5)_3聚合1-辛烯产物的双峰型分子量分布曲线用Schulz函数进行拟合、分峰处理,发现这种双峰型分布中的高分子量峰部分由一种活性中心生成,低分子量峰部分则由至少两种活性中心生成.将不同转化率时聚辛烯的分子量分布分峰拟合数据与聚合速率、活性中心数等测定数据相结合,得到了高分子量和低分子量两部分产物相应的活性中心上各自的动力学参数(增长速率常数、活性中心数、链转移常数等)及各自的聚合速率曲线,从而证实了多种活性中心的存在、它们催化特性的差异及与聚合物分子量分布增宽的关系.     

空间质子与电子综合辐照作用下甲基硅橡胶破坏模型

利用空间辐照环境模拟设备对甲基硅橡胶进行了质子、电子综合辐照试验.质子、电子的辐照能量均为150 keV,辐照剂量均为10¹⁶ cm^-2.质谱测试发现,综合辐照过程中有CH₃Si(O)CH₃气体生成.量子化学计算表明,H⁺直接进攻硅橡胶高分子链中的氧而导致高分子链断裂的过程要放热655.34 kJ/mol,是唯一的放热反应通道.这一过程不会形成稳定的过渡态和中间体,而是直接形成断键产物.计算分析结果与综合辐照形成的气体产物CH₃Si(O)CH₃相吻合.     

ABg型单体缩聚反应的动力学分析

研究了AB_g型单体缩聚反应的动力学,导出了分子量分布函数以及数均和重均分子量.一些结果与Flory用统计方法得到的一致.数值计算结果表明,单体上B官能团越多,反应所得的超支化聚合物的分子量分布越宽;多分散性随着A基团转化率的增加而增加,且当反应接近完成时迅速增加,这个结论与Turner等的实验数据定性地一致.     

定量体积排除色谱测定高分子双水相系统的组成和分子量分布

利用定量体积排除色谱研究葡聚糖-聚乙二醇双水相系统相分离后上下两相中2种高分子组分的含量、分子量和分子量分布.由定量体积排除色谱法得到的两相组成(即系线端点)与用浊点滴定法得到的浊点曲线几乎完全重合,二者仅在靠近临界点的聚乙二醇富集相有一定偏差.同时,利用体积排除色谱测得两相中葡聚糖和聚乙二醇的分子量和分子量分布.结果表明,由系线端点得到的体系两相共存线与浊点曲线的偏差是由于相分离过程中,不同分子量的高分子组分在两相的非均匀分配造成的.聚乙二醇分子量分布较窄,发生相分离后,在两相的分子量和分子量分布相差不大.而葡聚糖分子量分布较宽,在相分离后两相中的分子量和分子量分布具有较大差异,即葡聚糖组分在葡聚糖富集相中的分子量显著高于其在聚乙二醇富集相中的分子量.随着葡聚糖-聚乙二醇体系初始浓度的增加,两相中葡聚糖的分子量差异变大.定量体积排除色谱可以准确得到高分子双水相系统的相平衡数据及两相中2组分的分子量和分子量分布信息,其结果不仅为深入理解葡聚糖-聚乙二醇-水三元溶液的相平衡提供基础,而且为双水相系统在萃取分离中的应用提供理论指导.     

脉冲激光引发自由基聚合的动力学研究

处理了无链转移时脉冲激光引发自由基聚合中的动力学问题:推导出聚合产物数均和重均分子量的严格数学表达式,给出了链自由基、死聚物及总的聚合产物的归一化的分子量分布函数,计算结果表明:随着单体转化率的上升,各种分子参数,例如数均和重均分子量,以及多分散指数的数值周期性地振荡,且振幅逐渐下降,分子量分布曲线则包含一些特征峰,且随着每次脉冲激光产生的初级自由基浓度的降低,分布曲线峰的数目增加,另外,与歧化终止相比,偶合终止使产物的分子量分布略为变窄.     

茂金属聚乙烯的非等温结晶行为及其动力学研究

为探索分子量和支链含量对聚乙烯非等温结晶过程的影响,选用3组样品:(1)不同分子量的无支链线形聚乙烯;(2)低分子量的支链含量不同的试样;(3)高分子量的支链含量不同的试样.用DSC研究了这3组样品的非等温结晶动力学.结果表明:(1)与支链含量相比,分子量大小对结晶的影响是次要的,但高分子量样品的结晶度比低分子量样品低;(2)支链对聚乙烯的非等温结晶有重要影响,在支化聚乙烯中起决定作用;(3)无论是高分子量试样还是低分子量试样,支化含量增加,聚乙烯的结晶温度、结晶度、结晶动力学以及晶体的熔点等显著降低.     

单体慢加入技术对超支化聚合物分子参数的影响

详细分析了单体慢加入到多官能度核分子中制备超支化聚合物的动力学过程,以单体转化率为参数导出了产物的聚合度分布函数、平均聚合度、多分散性指标和支化度等分子参数的解析式,计算结果与文献报道的实验数据十分一致.分子参数依赖于核的官能度(f)、核分数(α)和单体转化率(x),这为通过聚合反应条件来进行分子结构的设计提供了理论依据.与一步聚合方法的产物相比,单体慢加入技术能够改进产物的分子量分布,提高其支化度.     

高聚物激光裂解研究——Ⅳ.二氧化碳激光裂解动力学初探

文中对聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚丁二烯、聚丙烯腈等八种高聚物的激光裂解过程进行了动力学考察。实验结果表明它们具有相似的动力学规律,每种聚合物的碎片浓度与时间数据标绘,均获得相类同的S型曲线。作者将曲线的中间及最后一段数据分别按一级和零级动力学处理,得出相应的速率常数值。激光辐照的初始阶段属于诱导激活过程,作者对此给予了应有的解释。S曲线上端转折点的位置,因高聚物类别不同而异,作者认为它有可能成为表征高分子结构特点的参量,从而进行了初步的探讨。     

1-辛烯Ziegler-Natta聚合的活性中心多分散性——分子量分布及动力学的研究

 本文通过对TiCl₃-Al(C₂H₅)₃聚合1-辛烯产物的双峰型分子量分布曲线用Schulz函数进行拟合、分峰处理,发现这种双峰型分布中的高分子量峰部分由一种活性中心生成,低分子量峰部分则由至少两种活性中心生成.将不同转化率时聚辛烯的分子量分布分峰拟合数据与聚合速率、活性中心数等测定数据相结合,得到了高分子量和低分子量两部分产物相应的活性中心上各自的动力学参数(增长速率常数、活性中心数、链转移常数等)及各自的聚合速率曲线,从而证实了多种活性中心的存在、它们催化特性的差异及与聚合物分子量分布增宽的关系.     

高聚物的分子量

一、高聚物分子量的意义合成高聚物是单体分子经过加聚或缩聚作用产生的,从聚合作用的过程来看,很难想像在一次作用所生成的产物中,高聚分子有均一的聚合度。就是天然的高分子,除几种蛋白质以外,分子量也都是不均一的。所以一个高聚物试样,有它的分子量分布,应该用分子量分布曲线来表示这高聚物的聚合情况。但是分子量分布曲线的测定,目前还是很困难的工作。在高分子化学中,所谓高聚物的分子量,只有统计的意义,就是说是一种统计的平均分子量。由于统计方法的不同,就可以有许多种不同     

AB分批投入的A_r,AB型缩聚产物的分子量分布

本文用统计方法和动力学方法同时获得了AB单体分批投入的A_r,AB型缩聚产物的分子量分布函数和臂长的分布函数.由本文所提出的方法得到的产物的分子量分布远比AB一次投入的要窄.计算所得的结果与Monte Carlo模拟的结果完全符合.     

风机叶片用PU改性乙烯基树脂热解过程的ReaxFF反应分子动力学模拟

以PU改性乙烯基树脂(polyurethane/vinyl ester resin,PU/VER)为研究对象,通过反应分子动力学(reactive force field,Reax FF)力场仿真分析,从原子层面揭示其在不同反应温度下的高温裂解微观特性.对含有1395个原子的体系进行仿真计算,该体系以不同的速度升温至2800~4800 K的反应温度.结果表明,PU改性所产生的O—O键最先断裂,将含C—N键的支链部分与主链分开;主链中氧桥键O—C在支链上C—N键断裂之后发生的断裂是乙烯基树脂主链断裂的主要原因,由此引发的链式反应最终导致高分子链解聚;位于主链端部的乙烯基(H2C=CH—)由于碳碳双键的解离能较高,其在3种主要的热解产物H2、CO2和C2H2的生成过程中均有参与.本文采用Reax FF动力学方法模拟得到的小分子气体产物及其生成路径与实际试验结果相一致,这说明Reax FF动力学方法是一种阐释有机高分子化合物热解化学反应机理的有效方法.     

非均相聚合中窄分子量分布聚合物形成机理的探讨

根据作者与等以前提出的链终止机理,通过动力学方程式求解计算了分子量分布函数,可以解释非均相稳定态聚合中窄分子量分布聚合物的形成。根据计算结果与实验分子量分布曲线的比较,对Ziegler-Natta型催化剂引发的聚合过程中,链终止的机理进行了探讨。