分子模擬在界面相互作用計算中的應用.pdf

1、界面問題在化學研究和實際應用中都占有重要地位，而確定界面分子相互作用強弱又是界面問題中重要而又難于處理的一個環(huán)。傳統(tǒng)的實驗手段在研究界面相互作用強弱及其微觀機理方面遇到了許多困難，與此同時，隨著計算機和算法的發(fā)展，分子模擬在處理界面相互作用和揭示微觀機理方面顯示出巨大的潛力。本文使用“雙層結構模型”和“隨機無序分子團簇模型”兩個界面模型，通過分子模擬來處理層間界面相互作用和共混體系界面相互作用，并詳細論述了模型機理、應用范圍和所涉及的模

2、擬參數的設置和選擇。 本文使用Materials Studio軟件包，將上述兩個界面模型應用于縮酮類增容劑的分子設計和高分子類碳酸鈣阻垢劑的分子設計當中。 對三類增容劑環(huán)己酮-甲醛樹脂、乙酰化環(huán)己酮-甲醛樹脂和肟化環(huán)己酮-甲醛樹脂與一系列小分子(四氯化碳、乙醇、甲苯和乙醚)的共混體系界面相互作用的研究，揭示了乙酰化和肟化改性對環(huán)己酮一甲醛樹脂溶解性的影響，模擬結果表明乙?；瘯纳茦渲谌鯓O性容劑中的溶解性，而肟化則會降低

3、樹脂的溶解性。通過對三類樹脂與聚酰胺D1007E共混體系的研究表明，三類增容劑樹脂均能與D1007E相容，相容性順序為乙?；h(huán)己酮-甲醛樹脂>環(huán)己酮-甲醛樹脂)肟化環(huán)己酮-甲醛樹脂。對分別添加了上述三類增容劑的聚酰胺樹脂層與無定型聚苯乙烯層的層間界面相互作用的研究表明，增容劑的加入會對聚酰胺的附著性能產生很大影響，其中加入環(huán)己酮-甲醛樹脂和肟化環(huán)己酮-甲醛樹脂均會改善聚酰胺對聚苯乙烯塑料的附著性能，而加入乙酰化環(huán)己酮-甲醛樹脂則會降低聚

4、酰胺對聚苯乙烯的附著性能。 在研究高分子阻垢劑與碳酸鈣晶體相互作用時，首先引入Gibbs-Wulff理論計算得到了碳酸鈣自然生長狀態(tài)下的晶體形貌，計算結果發(fā)現(xiàn)模擬得到的晶體形貌與自然狀態(tài)生長的碳酸鈣晶體的掃描電鏡照片完全吻合。然后運用雙層結構模型研究了馬來酸酐系列和丙烯酸系列兩大類高分子阻垢劑與碳酸鈣晶面的相互作用，并引入單位質量相互作用能量來衡量各共聚單體的阻垢效率。計算結果表明，對于碳酸鈣垢而言，乙烯基磷酸和丙烯酰胺為兩種高