显含溶剂条件下环链高分子尺寸的分子动力学模拟

• 作 者: 张梦
• 出 处: 河北大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 分子动力学模拟 含环高分子 θ温度 均方回转半径

含环高分子具有特殊的结构特点,因此实验中对含环高分子的研究越来越广泛。为了探究含环高分子的分子尺寸与结构的关系,本文应用分子动力学模拟的方法计算了显含溶剂条件下,不同拓扑结构的含环高分子均方回转半径的变化趋势。首先,应用分子动力学模拟分别计算了NVT系综和NPT系综条件下,高分子链段处于θ温度时各粒子间的相互作用参数,并据此绘制了相应的高分子溶液相图。接下来,应用相图中的参数,分别计算了在NVT系综条件下,不同拓扑结构的含环高分子在良溶剂和θ溶剂中的均方回转半径,并探讨其随高分子中环聚合度所占比例的变化趋势。本文旨在为研究复杂含环高分子的结构性质提供可能的理论线索。本文共分为四个部分,主要内容如下:第1章:绪论。本章主要对论文的研究背景,研究内容及研究意义做了介绍。具体包括含环高分子的研究背景和意义,溶液中θ温度的意义和测定方法,同时概括了计算机模拟的分类和发展,并重点介绍了分子动力学模拟。第2章:高分子溶液的θ温度以及溶液相图。首先,总结了文献中计算高分子溶液θ温度的几种方法,在此基础上提出一种基于构成因子计算θ温度的新方法,并阐明其计算原理以及相关的物理和应用意义。然后应用这几种不同的方法,对隐含溶剂条件下溶液的θ温度进行模拟计算,以验证本文新方法的准确性。最后将该方法应用于显含溶剂,分别计算NVT系综和NPT系综下显含溶剂中高分子溶液的θ温度,并做出溶液的相图,为后续高分子尺寸的计算做准备。第3章:含环高分子均方回转半径的计算。首先构建不同拓扑结构的含环高分子模型,应用文献中的方法计算一条支链的含环高分子的回转半径随聚合度的变化趋势,并与文献中的结果进行比较,从而验证本文中计算方法的可行性。进而利用第2章计算得到的高分子溶液相图,计算了不同拓扑结构的含环高分子在θ溶剂和良溶剂中均方回转半径随分子中含环比例的变化趋势,并与理论结果进行对比。最后对复杂结构含环高分子的均方回转半径进行计算,探究不同拓扑结构含环高分子的均方回转半径的变化趋势。第4章:总结与展望。对本文所做工作进行了总结,并对后续工作及相关领域的发展前景作了简要说明。