聚合物在硅酸二鈣表面吸附的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、在堿石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁過程中，熟料溶出時硅酸二鈣發(fā)生分解，使已經(jīng)溶出的氧化鋁又進入赤泥，造成氧化鋁的損失，即發(fā)生二次反應(yīng)。若在溶出時添加聚丙烯酸鈉(PAA)和聚乙二醇(PEG)，它們吸附于硅酸二鈣表面上，阻止了硅酸二鈣的分解，抑制二次反應(yīng)的發(fā)生，從而提高氧化鋁的溶出率。在溶出過程中，聚合物的濃度較低，在硅酸二鈣表面吸附僅發(fā)生在很小的區(qū)域里，對吸附過程的實驗、計算和分析都存在著一定的困難，而分子動力學(xué)模擬可以克服這些困難，從原子或者分子

2、尺度來模擬吸附過程，進而對照宏觀實驗結(jié)論，起到溝通宏觀特性和微觀結(jié)構(gòu)的作用。因此，計算機模擬方法是揭示現(xiàn)象和規(guī)律之間關(guān)系的強有力的手段，被認為是理論分析和宏觀實驗之外的第三種科學(xué)研究方法。
　　本論文根據(jù)聚合物與晶體表面吸附理論，采用分子動力學(xué)模擬方法，建立聚合物PAA和PEG與硅酸二鈣晶體的全原子模型，模擬了聚合物分子在硅酸二鈣表面的吸附過程，獲得固/氣界面吸附能、聚合物在硅酸二鈣表面徑向分布函數(shù)等信息，并考察了高分子聚合物結(jié)構(gòu)

3、組成、硅酸二鈣晶體不同晶面、系統(tǒng)溫度、聚合物鏈節(jié)數(shù)等對吸附能的影響，同時對溶液的微觀組成進行了研究，進一步對其吸附過程宏觀動力學(xué)和熱力學(xué)規(guī)律給予微觀解釋，主要研究結(jié)果如下:
　　不同環(huán)境下聚合物與硅酸二鈣不同晶面的單位面積吸附能不同。在真空環(huán)境下，聚合物與不同晶面間的吸附能有差異，PEG和PAA與β-C2S不同晶面的相互作用均以與(110)面的吸附能最大，即吸附作用最強，各晶面吸附強弱順序依次為:(110)＞(010)＞(011)

4、＞(001)(～)(101)＞(100)，而且PAA與晶面的作用能大于PEG與晶面的作用能;在溶液環(huán)境下，PAA與硅酸二鈣(011)面吸附能最大，PEG與硅酸二鈣(010)面吸附能最大?？偟膩砜矗捎谌芤涵h(huán)境下小分子的存在對聚合物與晶面的吸附有影響，因此真空環(huán)境下吸附能比溶液環(huán)境下吸附能大。
　　在343.15K～363.15K溫度范圍內(nèi)，環(huán)境溫度對聚合物與晶面的吸附幾乎不產(chǎn)生影響。在低聚合度下，聚合物鏈數(shù)越長，可吸附性鏈節(jié)越多，