極性抗靜電劑在聚丙烯中遷移的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、本文主要研究了在聚丙烯中極性對(duì)非離子抗靜電劑遷移速率的影響和聚3-己基噻吩作為本征型抗靜電劑的抗靜電性能。極性對(duì)非離子抗靜電劑的遷移速率的影響很大，而遷移速率對(duì)非離子抗靜電劑發(fā)揮作用的時(shí)間和抗靜電性能有重要影響。目前研究極性對(duì)非離子抗靜電劑的工作不系統(tǒng)且不充分，這與實(shí)驗(yàn)方法只能觀察到宏觀或介觀尺度有關(guān)。分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬是一個(gè)有效的從原子分子角度研究的手段，因此我們用MD來研究極性對(duì)非離子抗靜電劑遷移速率的影響。
　　基于單甘

2、脂(GMS)我們用乙氧基取代分子中的碳原子，酯基作為極性非極性段的分界，并且在主鏈的長(zhǎng)度保持一樣的條件下設(shè)計(jì)了一系列分子:G-C4E1、G-C3E2、 G-C2E3、G-C1E4和G-E5，各分子中乙氧基的個(gè)數(shù)依次增加，En中n代表乙氧基的個(gè)數(shù)，加上GMS一共六種分子。我們將六種分子分別加入聚丙烯體系中進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬。結(jié)果表明，各分子由于極性頭部與聚丙烯的不相容性，極性頭部中乙氧基為1-3個(gè)的會(huì)形成半個(gè)環(huán)形或環(huán)形結(jié)構(gòu)，極性頭部中乙氧

3、基超過3個(gè)的會(huì)形成螺旋結(jié)構(gòu)。這種頭部的環(huán)狀或螺旋結(jié)構(gòu)會(huì)通過影響分子的動(dòng)力學(xué)體積從而影響分子的活動(dòng)性。而另一方面極性部分占分子鏈的主要部分時(shí)，分子的運(yùn)動(dòng)由極性部分主導(dǎo)，長(zhǎng)極性頭部的分子活動(dòng)性比極性頭部短的好。在300 K時(shí)，活動(dòng)性的趨勢(shì)是先隨著極性頭部長(zhǎng)度增加活動(dòng)性變差，自G-C2E3開始活動(dòng)性增加。并且溫度會(huì)改變六個(gè)分子中活性最差的分子的位置，但不會(huì)影響活動(dòng)性先下降后上升的總體趨勢(shì)。350 K時(shí)，G-C1E4的活動(dòng)性最差。400 K時(shí)，

4、后面的4個(gè)極性大的分子活動(dòng)性差不多。
　　我們進(jìn)一步研究了GMS在聚丙烯表面聚集的情況，研究結(jié)果支持單甘脂在表面形成團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，極性頭部在團(tuán)簇的中間，非極性尾部在團(tuán)簇的外側(cè)。并且為了模擬實(shí)際情況，我們用水層來模擬空氣中的濕度，來研究分子怎樣遷移到表面發(fā)揮抗靜電作用。我們發(fā)現(xiàn)這種極性的作用力會(huì)使表面聚集的分子向外遷移，在界面附近達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)。
　　本征型抗靜電劑主要研究了聚己基噻吩(P3HT)作為抗靜電劑加入聚丙烯后的抗靜電