橡膠復(fù)合材料結(jié)合膠結(jié)構(gòu)和性能的分子動力學(xué)模擬研究.pdf

1、近年來，隨著科學(xué)技術(shù)、納米材料和納米技術(shù)的快速發(fā)展，聚合物基（或者彈性體基）納米復(fù)合材料在人們生活中廣泛運用，同時也是科學(xué)研究的一大熱點。而結(jié)合膠的形成也是聚合物基（或彈性體基）納米復(fù)合材料的一個典型特征。采用分子動力學(xué)模擬探究結(jié)合膠的形成機理對實驗具有很重要的指導(dǎo)意義?；谝陨?，本論文主要包括以下工作:橋鏈形成的原因和形成條件:
　　（一）橋鏈形成的原因和形成條件:
　　通過模擬在納米顆粒和聚合物分子鏈體系中加入溶劑的粗粒

2、度模型，我們研究了結(jié)合膠的形成機理，以及同時吸附在兩個納米顆粒聚合物分子鏈的橋鏈數(shù)目和橋鏈的形成與納米顆粒表面間距的關(guān)系。我們從中可以看出，橋鏈形成的條件是:當兩個相鄰納米顆粒之間表面間距小于或者等于該聚合物分子鏈均方回轉(zhuǎn)半徑的2倍時，橋鏈可以形成。我們可以看出，兩個相鄰納米顆粒的表面距離是決定橋鏈形成與否的最為關(guān)鍵的因素。但是，聚合物分子鏈橋鏈的形成，與納米顆粒和聚合物分子鏈的相互吸引作用力并無直接的關(guān)系。換而言之，橋鏈的形成主要是取

3、決于相鄰納米顆粒最近的表面距離。
　?。ǘ┙Y(jié)合膠形成原因探索:
　　通過計算均方位移，徑向分布函數(shù)，聚合物分子與納米顆粒、聚合物分子鏈與溶劑小分子以及納米顆粒和溶劑小分子之間的總能量，橋鏈數(shù)目等參數(shù)來表征結(jié)合膠的形成過程。通過三個方法，一步步推進，最終模擬出結(jié)合膠的形成過程和機理，即溶劑小分子萃取混煉膠時，有一部分自由聚合物分子鏈會析出，而有一部分分子鏈會依然和納米顆粒結(jié)合在一起形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時我們發(fā)現(xiàn)，結(jié)合膠的形

4、成與納米顆粒的含量或者體積分數(shù)有很重要的關(guān)系。當納米顆粒含量達到一定值后，才能形成結(jié)合膠，才能在溶劑小分子加入萃取后仍然能形成納米顆粒與聚合物分子鏈的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在納米顆粒含量達到一定值后，加強聚合物分子鏈與納米顆粒的吸引力，體系被溶劑小分子萃取出來自由聚合物分子鏈鏈會降低，導(dǎo)致所形成的結(jié)合膠含量會隨之增加。
　　（三）聚合物-納米顆粒-溶劑小分子三組分體系力學(xué)性能
　　我們探索了三組分體系納米顆粒-聚合物分子鏈-溶劑小分子三