小分子物質(zhì)在PVDC包裝膜中擴(kuò)散行為模擬研究.pdf

1、本文基于經(jīng)典力學(xué)的分子動(dòng)力學(xué)模擬及費(fèi)克第二定律擴(kuò)散模型，應(yīng)用MS軟件分析氧氣分子在PVDC聚合膜中的擴(kuò)散行為。采用三維周期邊界條件建立模型晶胞，聚合物晶胞與氣體混合體系經(jīng)過(guò)多次的NVT系綜和NPT系綜優(yōu)化和退火達(dá)到平衡狀態(tài)，經(jīng)過(guò)NVE系綜的動(dòng)力學(xué)模擬，得到氧氣在晶胞中運(yùn)動(dòng)的均方位移曲線，研究了環(huán)境溫度、聚合度、薄膜成分、滲透分子及承載體高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)等因素對(duì)PVDC薄膜透氣性能的影響，揭示塑料薄膜透氣性的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:

2、>　　(1)隨著環(huán)境溫度的升高，聚合物分子鏈及擴(kuò)散質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)加劇，空穴體形成時(shí)間縮短，氧氣分子躍遷頻率增加，最終導(dǎo)致氧氣分子的擴(kuò)散系數(shù)增大。
　　(2)氧氣在低聚合度的聚合物中的擴(kuò)散系數(shù)大于在高聚合度的聚合物中的擴(kuò)散系數(shù)，相比而言，高聚物更具有優(yōu)越的阻隔性。
　　(3)應(yīng)用MS軟件建立PVDC晶胞模型:通過(guò)構(gòu)建不同的可工業(yè)化的聚合體VDC-VC模型、聚合體VDC-AN模型及聚合體VDC-MA模型，模擬擴(kuò)散質(zhì)氧氣分子在晶胞中的擴(kuò)

3、散系數(shù)，然后與純VDC晶胞模型的擴(kuò)散系數(shù)對(duì)比。為量化生產(chǎn)提供參照，針對(duì)不同的要求選擇不同的聚合體PVDC材料。
　　(4)當(dāng)擴(kuò)散質(zhì)中氮?dú)夂渴茄鯕夂?倍的條件下，模擬混合擴(kuò)散質(zhì)在晶胞中的擴(kuò)散行為，得到氧氣的均方位移曲線，并與純氧擴(kuò)散質(zhì)條件下對(duì)比。發(fā)現(xiàn)氮?dú)獾拇嬖诖蟠筇岣吡搜鯕獾耐高^(guò)率，氧氣分子跳躍頻率加快，擴(kuò)散系數(shù)增大。
　　(5)模擬中采用Connolly表面計(jì)算法得到晶胞中自由體積空穴，發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散質(zhì)的躍遷行為發(fā)生在這些連通