PPS共混物介觀形貌的DPD模擬-論文.pdf

《PPS共混物介觀形貌的DPD模擬-論文.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、第28卷第2期分子科學(xué)學(xué)報(bào)Vo1．28No．22012年4月JOURNALOFMOLECULARSCIENCEApril2012[文章編號(hào)]1000—9035(2012)02—0162—05PA6／PPS共混物介觀形貌的DPD模擬梁曉艷，廖黎瓊，付一政。，林也平，周瑞華，劉亞青，趙貴哲(1．中北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，山西太原030051；2．中北大學(xué)山西省高分子復(fù)合材料工程技術(shù)研究中心，山西太原030051)[摘要]應(yīng)用耗散粒子動(dòng)力學(xué)(DPD)模擬方法研究了PA6／PPS共混物的介觀形貌及動(dòng)力學(xué)演變過(guò)程．詳細(xì)分析了不同比例下PA6／PPS共混物的介觀形貌、密度、擴(kuò)散系數(shù)以及界

2、面張力等變化情況，同時(shí)還考察了不同剪切速率對(duì)體系介觀形貌的影響．結(jié)果表明，PA6／PPS共混物中隨PA6含量的增加，PA6的介觀形貌依次出現(xiàn)球狀、柱狀、層狀以及連續(xù)相等結(jié)構(gòu)，PA6的擴(kuò)散系數(shù)大于PPS，說(shuō)明PA6的加入可以改善共混物的加工流動(dòng)性，這與文獻(xiàn)報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致．同時(shí)剪切速率的大小對(duì)PA6／PPS體系形貌有著重要影響．[關(guān)鍵詞]尼龍6；聚苯硫醚；耗散粒子動(dòng)力學(xué)[中圖分類(lèi)號(hào)]O641[學(xué)科代碼]150·30[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A聚苯硫醚(PPS)作為一種綜合性能優(yōu)異的工程塑料，具有突出的耐高溫、耐輻射、耐腐蝕、無(wú)毒、難燃及良好的加工性能等，但其不足之處是韌性差、熔融過(guò)程黏度

3、不穩(wěn)定．PPS與其他聚合物共混可以均衡各組分的性能，取長(zhǎng)補(bǔ)短，克服單一聚合物組分性能上的不足，因而PPS共混合金受到越來(lái)越多的關(guān)注_3_．聚合物共混合金的形態(tài)結(jié)構(gòu)是決定其性能的關(guān)鍵因素，不同組成具有不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)．影響聚合物共混物形態(tài)變化的因素主要包括各組分的流變學(xué)性質(zhì)、加工條件及界面張力等[4]．耗散粒子動(dòng)力學(xué)(DPD)模擬方法作為計(jì)算機(jī)模擬的重要方法之一，可以在較大的時(shí)間和空間尺度上進(jìn)行計(jì)算，可用于研究高分子材料的介觀形貌、形態(tài)結(jié)構(gòu)以及它們的相容性等，已經(jīng)有許多學(xué)者采用該方法對(duì)不同體系進(jìn)行了相關(guān)研究。．本文采用DPD方法研究了5種不同質(zhì)量比PA6／PPS(10／90，30／

4、70，50150，70／30和90／10)共混物的介觀形貌，分析了模擬體系的密度、擴(kuò)散系數(shù)以及界面張力等隨共混物組成的變化情況，同時(shí)還考察了剪切速率對(duì)體系形貌的影響，為新型高分子合金材料的配方設(shè)計(jì)提供理論參考，并對(duì)實(shí)驗(yàn)起到一定的指導(dǎo)作用．1理論方法與模擬參數(shù)DPD方法是由Hoogerbrugge和Koelman提出的針對(duì)復(fù)雜流體熱力學(xué)行為的一種介觀模擬方法，該方法將分子視為一團(tuán)或一堆．依照牛頓運(yùn)動(dòng)方程，每個(gè)分子團(tuán)所受的力為一∑(Fc+F+F)．(1)式中F為分子團(tuán)間的保守力，F(xiàn)為耗散力，為隨機(jī)力．Groot與Warren提出保守力的形式為：Fc廠(chǎng)。(1-ro)ro，(<’(2)

5、10，(≥1)．收稿日期：2011-05—11基金項(xiàng)目：國(guó)防973資助項(xiàng)目(61338)；山西省青年科技研究基金資助項(xiàng)目(2010021023—5)；太原市科技明星專(zhuān)項(xiàng)資助項(xiàng)目聯(lián)系人簡(jiǎn)介：劉亞青(1970一)，女，教授，主要從事高分子及其復(fù)合材料研究．E—mail：liang440104@163．COITI第2期梁曉艷，等：PA6／PPS共混物介觀形貌的DPD模擬163式中n代表粒子i和J之間的最大排斥；一r一rj，—rij／iI．F一一。()(·)．(3)式中為耗散力系數(shù)，描述了粒子i與間相互作用的耗散力強(qiáng)度，叫。為耗散力權(quán)重因子v一一為速度矢量．一黝(rf)／,／2／．(4

6、)式中為隨機(jī)力系數(shù)OAR為隨機(jī)力權(quán)重因子，是團(tuán)間距離r的函數(shù)，CO：1一r／rc(rc為截?cái)嗑嚯x，rc一(+)／2)．為高斯分布的隨機(jī)變量，At為積分步長(zhǎng)．團(tuán)與團(tuán)之間的相互作用參數(shù)與混合物的Flory—Hugginsx參數(shù)之間存在線(xiàn)性關(guān)系，當(dāng)P一3時(shí)，有ali一25+3．27Zo．(5)其中口為不同組分間的DPD參數(shù)，；c為不同分子間的Flory—Huggins參數(shù)，它可以通過(guò)多種方法獲得，如：可以通過(guò)組分的溶解度參數(shù)；也可以通過(guò)計(jì)算體系的混合能，本文則通過(guò)軟件中的Blend模塊計(jì)算該參數(shù)．在DPD模擬中高聚物可以看成是具有相同體積的珠子，珠子個(gè)數(shù)與高聚物的聚合度及極限特征比等

7、結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，其計(jì)算公式(6)式N№so—M／MmC．(6)其中M為高聚物的相對(duì)分子質(zhì)量，為高聚物重復(fù)單元的相對(duì)分子質(zhì)量，C為高分子鏈的極限特征比，可以通過(guò)MS軟件中的Synthia模塊得到，具體參數(shù)見(jiàn)表1所示．本文運(yùn)用MaterialStudio(MS)模擬軟件，模擬中PA6與PPS的分子結(jié)構(gòu)式如圖1所示．模擬中所用盒子的尺寸為30nm×30nm×30nm，耗散力系數(shù))，的值設(shè)為4．5，彈簧常數(shù)設(shè)為4，體系的忌T一1，積分步長(zhǎng)At：0．05，模擬總步數(shù)為2×10步．表1PA6／PPS在DP