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多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)材料已被国外喻为下一代主导材料,而通过计算机模拟杂化材料的一些结构与性能并得出结果的研究方式也日渐成熟。本文利用量子化学计算的方法确定了杂化膜材料MSSO稳定的空间结构类型,并采用分子模拟的方法研究气体小分子在纯T8-POSS体系和f-GST和f-GSTD杂化膜体系中的扩散行为,并初步进行了AP-POSS改性环氧树脂杂化膜的动力学模拟研究。通过UV-MALDI-TOF MS对由MPMS做前驱体水解缩合得到的多形态MSSO化合物的摩尔质量规律性分布进行了研究,计算和推测出符合实测摩尔质量的、可能的多形态POSS的结构简式。运用量子力学计算的方法,以单一MSSO整体分子为模型,得出了各种结构分子体系的总能量。根据计算结果可知,MSSO的笼型结构较梯型结构具有较高的稳定性,并得出MSSO可能的最合理、最稳定的结构类型是笼型的结论。在确定了MSSO稳定结构为笼型的基础上,用分子动力学模拟的方法考察了O2和H2O在纯GPMS-T8 POSS和MPMS-T8 POSS体系中的扩散行为,并且分析了笼型T8-POSS的均方位移,发现在模拟时间范围内,POSS的位移很小, Si-O-Si的角度和Si-Si之间的距离变化很小, POSS笼型结构保持稳定。进而用动力学模拟的方法考察了气体小分子在f-GSTD和f-GST杂化膜体系中的扩散系数。O2、NO2和SO2分子在f-GSTD体系中的扩散系数要明显小于在f-GST中的扩散系数,因为DGEBA的加入减小了体系的空穴和空穴的体积减小了气体分子的扩散系数,对杂化膜的防腐功能有较大的提高。用动力学模拟考察了AP-POSS改性环氧树脂杂化膜体系。通过X射线衍射图谱计算了POSS的引入对高分子链间距离的影响;通过均方位移(MSD)分析了高分子链的运动性和O2分子在杂化膜中的扩散行为。发现POSS的引入使得高分子链间相互作用减弱,分子链间距离增大,分子链运动性增高。尽管本研究建立的模型与实际体系在空间尺度相差较大,但是从模拟结果来看变化规律还是一致的,因此本研究中采用的分子动力学模拟方法可以用于指导有机-无机杂化膜在防腐膜材料中的筛选。