小分子物質(zhì)在PVDC包裝膜中擴散行為模擬研究.pdf

1、本文基于經(jīng)典力學(xué)的分子動力學(xué)模擬及費克第二定律擴散模型，應(yīng)用MS軟件分析氧氣分子在PVDC聚合膜中的擴散行為。采用三維周期邊界條件建立模型晶胞，聚合物晶胞與氣體混合體系經(jīng)過多次的NVT系綜和NPT系綜優(yōu)化和退火達到平衡狀態(tài)，經(jīng)過NVE系綜的動力學(xué)模擬，得到氧氣在晶胞中運動的均方位移曲線，研究了環(huán)境溫度、聚合度、薄膜成分、滲透分子及承載體高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)等因素對PVDC薄膜透氣性能的影響，揭示塑料薄膜透氣性的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:

2、>　　(1)隨著環(huán)境溫度的升高，聚合物分子鏈及擴散質(zhì)熱運動加劇，空穴體形成時間縮短，氧氣分子躍遷頻率增加，最終導(dǎo)致氧氣分子的擴散系數(shù)增大。
　　(2)氧氣在低聚合度的聚合物中的擴散系數(shù)大于在高聚合度的聚合物中的擴散系數(shù)，相比而言，高聚物更具有優(yōu)越的阻隔性。
　　(3)應(yīng)用MS軟件建立PVDC晶胞模型:通過構(gòu)建不同的可工業(yè)化的聚合體VDC-VC模型、聚合體VDC-AN模型及聚合體VDC-MA模型，模擬擴散質(zhì)氧氣分子在晶胞中的擴

3、散系數(shù)，然后與純VDC晶胞模型的擴散系數(shù)對比。為量化生產(chǎn)提供參照，針對不同的要求選擇不同的聚合體PVDC材料。
　　(4)當(dāng)擴散質(zhì)中氮氣含量是氧氣含量4倍的條件下，模擬混合擴散質(zhì)在晶胞中的擴散行為，得到氧氣的均方位移曲線，并與純氧擴散質(zhì)條件下對比。發(fā)現(xiàn)氮氣的存在大大提高了氧氣的透過率，氧氣分子跳躍頻率加快，擴散系數(shù)增大。
　　(5)模擬中采用Connolly表面計算法得到晶胞中自由體積空穴，發(fā)現(xiàn)擴散質(zhì)的躍遷行為發(fā)生在這些連通