分子模擬方法在高分子質(zhì)子交換膜和表面活性劑中的若干應(yīng)用研究.pdf

1、本論文研究以分子力場(chǎng)為核心的計(jì)算化學(xué)方法在高分子和表面活性劑中的應(yīng)用。工作涉及到分子力場(chǎng)的確立，用計(jì)算化學(xué)位的方法預(yù)測(cè)高分子儲(chǔ)水量以及表面活性劑表面張力和薄膜穩(wěn)定性的預(yù)測(cè)。使用的計(jì)算方法有量子化學(xué)從頭計(jì)算方法和分子動(dòng)力學(xué)方法。研究?jī)?nèi)容包括可遷移力場(chǎng)分子片段切割規(guī)則的確定，高分子質(zhì)子交換膜力場(chǎng)參數(shù)的建立和儲(chǔ)水量的預(yù)測(cè)以及表面活性劑在氣液界面的分子動(dòng)力學(xué)模擬。研究工作主要包括：
　　1.為了建立一套可遷移的分子力場(chǎng)，從量子化學(xué)方法出發(fā)

2、，研究各種常見官能團(tuán)對(duì)周邊化學(xué)環(huán)境的影響，通過(guò)對(duì)鍵長(zhǎng)，鍵級(jí)，電荷等性質(zhì)的研究比較，確立的分子片段的切割規(guī)則，為制作可遷移性的分子力場(chǎng)以及建立分子力場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)提供了依據(jù)。
　　2.從第一性原理出發(fā)，根據(jù)分子片段化規(guī)則，開發(fā)了描述 STPES(Sulfonated polyarylenethioethersulfone)，一種新合成的具有出色的熱穩(wěn)定、機(jī)械穩(wěn)定性及質(zhì)子傳遞性能等優(yōu)點(diǎn)的高分子質(zhì)子交換膜的分子力學(xué)力場(chǎng)。在得到可靠力場(chǎng)參數(shù)的基

3、礎(chǔ)下，通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬，并預(yù)測(cè)了其儲(chǔ)水量，并與Nafion的各項(xiàng)性質(zhì)進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)STPES比Nafion具有更高的儲(chǔ)水量。
　　3.通過(guò)分子片段化方法利用量化計(jì)算從第一性原理出發(fā)開發(fā)了烷基苯磺酸鹽表面活性劑同分異構(gòu)體的分子力場(chǎng)，并比較了三種不同苯環(huán)結(jié)合位點(diǎn)的烷基苯磺酸鹽同分異構(gòu)體在表面性質(zhì)上的差異。
　　4.以烷基苯磺酸鹽（12phenylLAS）為例，通過(guò)分子模擬方法研究硬水離子（Ca，Mg）如何影響表面活性劑的性質(zhì)