發(fā)布時(shí)間：2019-11-04 03:44

【摘要】：采用分子動力學(xué)模擬的方法研究了長短鏈二元線形高分子共混熔體在平衡態(tài)下的結(jié)構(gòu)、動力學(xué)性質(zhì)以及黏度.結(jié)果表明:共混對組分的結(jié)構(gòu)性質(zhì)沒有影響,共混體系中2組分各自的均方回轉(zhuǎn)半徑以及均方末端距均與單分散體系中相同;共混顯著地影響動力學(xué)性質(zhì),即長鏈在共混體系中的擴(kuò)散和松弛會加快,相反,短鏈的擴(kuò)散和松弛則會變慢;另外,該共混體系的黏度符合簡單的線性疊加.
【圖文】：

不?體系施加了剪切場,并研究了黏度與剪切速率的依賴關(guān)系,以便計(jì)算體系的零切黏度.在模擬中,剪切場是由Lees-Edwards邊界條件[21]實(shí)現(xiàn)的.在該邊界條件中,若一個(gè)珠子從剪切板上邊界跑出,則會有一個(gè)相應(yīng)的珠子從下板進(jìn)入,新進(jìn)入的珠子其速度的坐標(biāo)都會做相應(yīng)的調(diào)整以體現(xiàn)剪切的效果,如圖1所示.該邊界條件已經(jīng)被證明能夠成功地模擬剪切環(huán)境.為了控制體系的溫度,在模擬中我們采用DPD熱浴,包含該熱浴后的運(yùn)動方程為:(4)式中,FiC是第i個(gè)珠子的保守力,FiD是第i個(gè)珠子的耗散力,FiR是第i個(gè)珠子的隨機(jī)力.耗散力和圖1WCA＋FENE高分子鏈模型以及Lees-Edwards邊界的剪切示意圖(1)126WCA4,1.12;0,>1.12.rUrrrσσεεσσ+≤=(2)2200FENE00ln1,;20,.rRrRURrRκ≤=>(3)(4);.iiiCDRiiiiprmpFFF=

第6期秦立云,等：線形高分子共混熔體的平衡態(tài)性質(zhì)4632.2共混體系的動力學(xué)性質(zhì)在平衡態(tài)下,除了體系的靜態(tài)結(jié)構(gòu)性質(zhì)之外,動力學(xué)性質(zhì)也是非常重要的特性.描述動力學(xué)特性的一個(gè)重要的物理量就是高分子鏈的擴(kuò)散系數(shù)D[25].眾所周知,在長時(shí)間尺度上高分子鏈質(zhì)心的擴(kuò)散符合愛因斯坦關(guān)系因此其擴(kuò)散系數(shù)可以由下式得到圖3a列出了共混體系中2組分的各自的擴(kuò)散系數(shù)D1和D2.數(shù)據(jù)表明,共混體系中短鏈組分的擴(kuò)散要比其單分散體系中的擴(kuò)散慢(擴(kuò)散系數(shù)越大,擴(kuò)散越快),并且這種減慢隨著其所占體積分?jǐn)?shù)Φ變小而愈加明顯.這種減慢是因?yàn)樵诠不祗w系中,長鏈所產(chǎn)生的拓?fù)浼s束(纏結(jié)效應(yīng))要比短鏈強(qiáng),嚴(yán)重減緩了短鏈的擴(kuò)散.相反地,長鏈組分的擴(kuò)散則要比其單分散體系中的擴(kuò)散要快,并且隨著Φ增加而更加明顯.這是因?yàn)槎替湹募尤胂♂屃碎L鏈之間的拓?fù)浼s束,加快了長鏈的擴(kuò)散速度,并且短鏈越多,這種稀釋效果越明顯.除了擴(kuò)散系數(shù)之外,高分子鏈的松弛時(shí)間τ也是一個(gè)描述其動力學(xué)的重要物理量.在模擬中,松弛時(shí)間可以由高分子鏈末端矢量的時(shí)間自關(guān)聯(lián)函數(shù)[11,17,26]得到組分1為鏈長30,組分2為鏈長100.實(shí)線為組分1,虛線為組分2，均為在其單分散體系中數(shù)據(jù).圖2共混體系中2組分的均方末端距和均方回轉(zhuǎn)半徑實(shí)線表示組分1,虛線表示組分2,均為在其單分散體系中的數(shù)據(jù).圖3共混體系中2組分的擴(kuò)散系數(shù)和松弛時(shí)間(15)2cmcmR(t)R(0)=6Dt.(16)[]2cmcm1lim()(0).t6DRtR→∞t=

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