本文用計算機模擬方法構(gòu)建了聚硼硅氧烷的交聯(lián)模型并與實驗手段相結(jié)合,揭示聚硼硅氧烷材料的制備原理、結(jié)構(gòu)形成過程及材料性能特點等方面。本研究采用Materials Studio 2019軟件進行了分子力學與分子動力學的計算。首先通過不同力場和優(yōu)化算法對單體結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化,獲得了適合優(yōu)化單體結(jié)構(gòu)的力場與優(yōu)化算法;其次基于優(yōu)化過的單體模型,對聚硼硅氧烷交聯(lián)體系進行了分子層面的建模,對比分析了不同B/Si、不同密度下形成的無定形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu),并對交聯(lián)模型的交聯(lián)度影響因素進行了分析,開展了材料熱學性質(zhì)的模擬與計算。最后,對不同B/Si的聚硼硅氧烷進行了制備與表征,并與模擬結(jié)果相印證,對其熱解過程的行為進行了闡述。首先,采用不同力場和優(yōu)化算法優(yōu)化了硼酸與三羥基硅烷單體計算結(jié)果的結(jié)構(gòu)與能量,給出了合適不同單體的力場與優(yōu)化算法。隨后,采用了一種動態(tài)循環(huán)的方法,使用perl程序語言調(diào)用Materials Studio軟件上的功能,采用無反應Dreiding勢函數(shù),成功進行了交聯(lián)結(jié)構(gòu)的建模。對不同密度、不同B/Si的體系進行了交聯(lián),并給出了對應條件下較能反應真實情況的交聯(lián)模型。研究結(jié)果表明,較低密度的交...

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究目的和意義
    1.2 硅樹脂
    1.3 聚硼硅氧烷
        1.3.1 聚硼硅氧烷簡介
        1.3.2 聚硼硅氧烷的制備工藝
        1.3.3 非水解法聚硼硅氧烷的主要反應
        1.3.4 聚硼硅氧烷的應用
    1.4 聚硼硅氧烷的分子模擬研究現(xiàn)狀
        1.4.1 分子模擬簡介
        1.4.2 交聯(lián)聚合物結(jié)構(gòu)的分子模擬研究現(xiàn)狀
        1.4.3 交聯(lián)聚合物性能的分子模擬研究現(xiàn)狀
    1.5 研究內(nèi)容
第2章 實驗材料和研究方法
    2.1 軟件介紹
        2.1.1 計算平臺
        2.1.2 軟件簡介
    2.2 模擬方法
    2.3 實驗材料及儀器
        2.3.1 實驗材料
        2.3.2 實驗儀器
    2.4 聚硼硅氧烷制備方法
    2.5 表征與測試方法
        2.5.1 聚硼硅氧烷的化學結(jié)構(gòu)表征
        2.5.2 聚硼硅氧烷耐熱性能分析
第3章 聚硼硅氧烷交聯(lián)模型的結(jié)構(gòu)分析
    3.1 單體模型的優(yōu)化
        3.1.1 硼酸單體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
        3.1.2 甲基硅醇單體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
    3.2 程序化動態(tài)交聯(lián)
        3.2.1 無定形盒子的建立
        3.2.2 交聯(lián)模型的建立
    3.3 交聯(lián)模型的形貌與結(jié)構(gòu)分析
        3.3.1 交聯(lián)模型產(chǎn)物的形貌分析
        3.3.2 交聯(lián)模型的鍵長統(tǒng)計
        3.3.3 交聯(lián)模型的微觀結(jié)構(gòu)統(tǒng)計
        3.3.4 交聯(lián)模型的占據(jù)體積分析
        3.3.5 交聯(lián)模型的均方位移分析
    3.4 交聯(lián)度影響因素分析
        3.4.1 截斷半徑對于交聯(lián)度的影響
        3.4.2 模型密度對于交聯(lián)度的影響
        3.4.3 B/Si比對于交聯(lián)度的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 聚硼硅氧烷的玻璃轉(zhuǎn)變溫度計算
    4.1 交聯(lián)結(jié)構(gòu)模型的性能計算
    4.2 自由體積的計算
        4.2.1 交聯(lián)度對于自由體積的影響
        4.2.2 溫度對于自由體積的影響
    4.3 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度計算
        4.3.1 B/Si比對于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響
        4.3.2 交聯(lián)度對于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 聚硼硅氧烷的制備與表征
    5.1 無水溶膠-凝膠法制備聚硼硅氧烷
    5.2 聚硼硅氧烷的固化
        5.2.1 加熱干燥聚硼硅氧烷的化學結(jié)構(gòu)分析
        5.2.2 自然干燥聚硼硅氧烷的化學結(jié)構(gòu)分析
        5.2.3 干燥方式對于聚硼硅氧烷化學結(jié)構(gòu)的影響
    5.3 聚硼硅氧烷的熱處理
        5.3.1 熱性能分析
        5.3.2 化學結(jié)構(gòu)分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3824070