包裝用薄膜氣體滲透的計算機模擬.pdf

1、本文采用分子動力學(xué)模擬的方法，研究了氧氣和水蒸氣在包裝用塑料薄膜中的擴散和滲透性能。探討了溫度、壓力對擴散系數(shù)的影響規(guī)律，以及氧氣、水蒸氣在不同包裝薄膜中的吸附及擴散系數(shù)。
　　 模擬過程中均采用與實際情況較為接近的COMPASS力場，并根據(jù)不同聚合物的物理化學(xué)性質(zhì)選擇不同的模擬參數(shù)。首先使用Amorphous Cell模塊對將要研究的包裝薄膜材料進行建模。然后對已造型的共聚物體系進行多次分子動力學(xué)優(yōu)化和退火處理，并將優(yōu)化后的密

2、度與實際值比較使其更接近真實體系。再由Sorption模塊模擬吸附，并計算出小分子的吸附個數(shù)。隨后在不同的條件下進行NPT、NVE系統(tǒng)動力學(xué)優(yōu)化，用NVE模擬出小分子的擴散過程及軌跡，最后由Einstein方程計算出小分子在共聚物中的擴散系數(shù)。將模擬數(shù)據(jù)與通過透氧、透濕檢測設(shè)備得到的真實擴散系數(shù)進行對比。結(jié)果表明：
　　 (1)利用分子動力學(xué)模擬的方法對氧氣和水蒸氣在包裝塑料薄膜中的吸附和擴散進行模擬，計算得到的薄膜密度、擴散系

3、數(shù)和實驗值比較接近。說明在模擬過程中參數(shù)選擇合理，用模擬的方法計算擴散系數(shù)是可行的。
　　 (2)通過定量研究在不同溫度下氧氣在聚乙烯薄膜中的擴散系數(shù)，說明隨著溫度的升高，氧氣的吸附量減少，氧氣在聚乙烯薄膜中的擴散系數(shù)增大。隨著壓強的增加，氧氣的吸附量增大，氧氣在聚乙烯薄膜中的擴散系數(shù)增大。
　　 (3)研究了氧氣在不同包裝薄膜材料中的擴散系數(shù)，探討了各種包裝薄膜材料的應(yīng)用規(guī)律。
　　 (4)通過模擬計算各層膜的