納米粒子-半晶態(tài)聚合物復(fù)合材料的結(jié)晶結(jié)構(gòu)與拉伸變形行為.pdf

1、在聚合物中添加一定量的納米粒子，形成的聚合物納米復(fù)合材料有著比純凈聚合物材料更好的力學(xué)、電學(xué)和光學(xué)性能，聚合物納米復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于作為結(jié)構(gòu)和功能材料。但是，納米粒子對(duì)聚合物材料結(jié)構(gòu)的影響、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，以及各種性能的強(qiáng)化機(jī)理的研究仍然具有很大的挑戰(zhàn)性。本文應(yīng)用大規(guī)模分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，采用粗粒化聚乙烯醇模型，研究了納米粒子/聚合物系統(tǒng)的結(jié)晶行為和力學(xué)性能，改變了納米粒子含量，納米粒子與聚合物單體間的相互作用，吸引作用和排斥

2、作用以及作用強(qiáng)度的大小，研究了這三個(gè)因素對(duì)納米粒子/聚合物系統(tǒng)的結(jié)晶行為和力學(xué)性能的影響，揭示了單個(gè)納米粒子對(duì)其周圍聚合物單體結(jié)晶的局部強(qiáng)化作用，多個(gè)納米粒子/聚合物系統(tǒng)的受限結(jié)晶機(jī)理以及納米粒子/聚合物系統(tǒng)力學(xué)性能的強(qiáng)化機(jī)制。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①采用粗粒化聚乙烯醇模型，模擬制備了單個(gè)納米粒子/聚合物系統(tǒng)的半晶態(tài)結(jié)構(gòu)，通過計(jì)算納米粒子周圍聚合物單體的有序參數(shù)，研究了單個(gè)納米粒子對(duì)其周圍聚合物結(jié)晶行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)單個(gè)納米

3、粒子對(duì)聚合物系統(tǒng)的結(jié)晶行為沒有顯著的影響，但對(duì)其周圍聚合物單體的結(jié)晶存在局部強(qiáng)化作用。②模擬了多個(gè)納米粒子/聚合物復(fù)合材料的結(jié)晶行為，制備了納米粒子隨機(jī)分布系統(tǒng)樣本和納米粒子均勻分布系統(tǒng)的樣本。通過計(jì)算納米粒子/聚合物系統(tǒng)的結(jié)晶度和晶域平均厚度，研究了納米粒子含量和納米粒子與聚合物單體間的相互作用對(duì)聚合物結(jié)晶行為的影響，發(fā)現(xiàn)了納米粒子/聚合物系統(tǒng)存在體相成核和納米粒子表面成核兩種結(jié)晶機(jī)理。同時(shí)研究了納米粒子與聚合物單體間的相互作用對(duì)納米

4、粒子在聚合物基體中的分散形態(tài)影響，給出了納米粒子分散形態(tài)，納米粒子與聚合物單體的相互作用和聚合物結(jié)晶度這三者之間的關(guān)系。③模擬了納米粒子/聚合物復(fù)合材料的單軸拉伸變形行為。研究了納米粒子含量和納米粒子與聚合物單體間的相互作用對(duì)系統(tǒng)力學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)納米粒子與聚合物單體為吸引作用時(shí)，納米粒子/聚合物系統(tǒng)表現(xiàn)出良好的力學(xué)性能強(qiáng)化現(xiàn)象，而納米粒子與聚合物單體為排斥作用時(shí)，納米粒子/聚合物系統(tǒng)的力學(xué)性能和純凈聚合物基本一致，沒有表現(xiàn)出力