注射保壓過程氣體在熔體內(nèi)擴散行為的分子動力學(xué)研究.pdf

1、空氣中的雜質(zhì)氣體包覆于材料熔體內(nèi)的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和其擴散行為將會對成型后制品的力學(xué)性能和光學(xué)屬性產(chǎn)生影響，眾多研究者分別從不同的角度去研究這兩者之間的聯(lián)系。隨著計算機科學(xué)技術(shù)與分子模擬技術(shù)的快速發(fā)展和高度有機結(jié)合，本文借助于分子動力學(xué)模擬實驗，從微觀角度著力研究保壓階段聚合物材料中包覆的低分子氣體分子在其熔體內(nèi)部的擴散行為，有助于在深層次的理解成型后制品內(nèi)部微氣孔等缺陷形成的機理，從而為產(chǎn)品最優(yōu)品質(zhì)性能實現(xiàn)工藝控制、新工藝開發(fā)等提供重要的科

2、學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。
　　本文以光學(xué)材料聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）為實驗?zāi)M材料，針對保壓階段的特點，為了構(gòu)建O2/N2混合氣體在PMMA熔體內(nèi)的擴散映射分子物理模型，將該階段氣體的擴散簡化為不同條件下的準(zhǔn)靜態(tài)擴散行為；經(jīng)過能量最小化和退火處理，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)優(yōu)化和體系平衡；經(jīng)模型有效驗證后，表明了構(gòu)建的分子物理模型是成立的；然后在不同的條件下，分別進行NPT和NVT系綜的分子動力學(xué)模擬實驗，得到了能夠表征擴散行為的物性參數(shù)。模擬實驗

3、結(jié)果表明：任意條件下，O2/N2低分子混合氣體在 PMMA熔體內(nèi)的擴散均屬于Einstein擴散方式，符合Einstein方程。自由體積、自由體積分?jǐn)?shù)和擴散系數(shù)均隨著聚合度的增大而減小，隨著溫度的升高而增大，滿足自由體積越大，擴散系數(shù)越大的自由體積理論；對于壓力的影響而言，自由體積和其體積分?jǐn)?shù)是隨著壓力的增大而減小的，但擴散系數(shù)則是在某一壓力時，達到最大值。由于氧原子的范德華半徑小,與基體的相互作用能低以及需要擴散激活能小，從而在每一種