包裝用薄膜氣體滲透的計(jì)算機(jī)模擬.pdf

1、本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法，研究了氧氣和水蒸氣在包裝用塑料薄膜中的擴(kuò)散和滲透性能。探討了溫度、壓力對(duì)擴(kuò)散系數(shù)的影響規(guī)律，以及氧氣、水蒸氣在不同包裝薄膜中的吸附及擴(kuò)散系數(shù)。
　　 模擬過(guò)程中均采用與實(shí)際情況較為接近的COMPASS力場(chǎng)，并根據(jù)不同聚合物的物理化學(xué)性質(zhì)選擇不同的模擬參數(shù)。首先使用Amorphous Cell模塊對(duì)將要研究的包裝薄膜材料進(jìn)行建模。然后對(duì)已造型的共聚物體系進(jìn)行多次分子動(dòng)力學(xué)優(yōu)化和退火處理，并將優(yōu)化后的密

2、度與實(shí)際值比較使其更接近真實(shí)體系。再由Sorption模塊模擬吸附，并計(jì)算出小分子的吸附個(gè)數(shù)。隨后在不同的條件下進(jìn)行NPT、NVE系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化，用NVE模擬出小分子的擴(kuò)散過(guò)程及軌跡，最后由Einstein方程計(jì)算出小分子在共聚物中的擴(kuò)散系數(shù)。將模擬數(shù)據(jù)與通過(guò)透氧、透濕檢測(cè)設(shè)備得到的真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：
　　 (1)利用分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法對(duì)氧氣和水蒸氣在包裝塑料薄膜中的吸附和擴(kuò)散進(jìn)行模擬，計(jì)算得到的薄膜密度、擴(kuò)散系

3、數(shù)和實(shí)驗(yàn)值比較接近。說(shuō)明在模擬過(guò)程中參數(shù)選擇合理，用模擬的方法計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)是可行的。
　　 (2)通過(guò)定量研究在不同溫度下氧氣在聚乙烯薄膜中的擴(kuò)散系數(shù)，說(shuō)明隨著溫度的升高，氧氣的吸附量減少，氧氣在聚乙烯薄膜中的擴(kuò)散系數(shù)增大。隨著壓強(qiáng)的增加，氧氣的吸附量增大，氧氣在聚乙烯薄膜中的擴(kuò)散系數(shù)增大。
　　 (3)研究了氧氣在不同包裝薄膜材料中的擴(kuò)散系數(shù)，探討了各種包裝薄膜材料的應(yīng)用規(guī)律。
　　 (4)通過(guò)模擬計(jì)算各層膜的