分子模擬在界面相互作用計(jì)算中的應(yīng)用.pdf

1、界面問(wèn)題在化學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用中都占有重要地位，而確定界面分子相互作用強(qiáng)弱又是界面問(wèn)題中重要而又難于處理的一個(gè)環(huán)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段在研究界面相互作用強(qiáng)弱及其微觀機(jī)理方面遇到了許多困難，與此同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)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(jī)理方面顯示出巨大的潛力。本文使用“雙層結(jié)構(gòu)模型”和“隨機(jī)無(wú)序分子團(tuán)簇模型”兩個(gè)界面模型，通過(guò)分子模擬來(lái)處理層間界面相互作用和共混體系界面相互作用，并詳細(xì)論述了模型機(jī)理、應(yīng)用范圍和所涉及的模

2、擬參數(shù)的設(shè)置和選擇。 本文使用Materials Studio軟件包，將上述兩個(gè)界面模型應(yīng)用于縮酮類(lèi)增容劑的分子設(shè)計(jì)和高分子類(lèi)碳酸鈣阻垢劑的分子設(shè)計(jì)當(dāng)中。 對(duì)三類(lèi)增容劑環(huán)己酮-甲醛樹(shù)脂、乙?；h(huán)己酮-甲醛樹(shù)脂和肟化環(huán)己酮-甲醛樹(shù)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(duì)環(huán)己酮一甲醛樹(shù)脂溶解性的影響，模擬結(jié)果表明乙酰化會(huì)改善樹(shù)脂在弱極性容劑中的溶解性，而肟化則會(huì)降低

3、樹(shù)脂的溶解性。通過(guò)對(duì)三類(lèi)樹(shù)脂與聚酰胺D1007E共混體系的研究表明，三類(lèi)增容劑樹(shù)脂均能與D1007E相容，相容性順序?yàn)橐阴；h(huán)己酮-甲醛樹(shù)脂>環(huán)己酮-甲醛樹(shù)脂)肟化環(huán)己酮-甲醛樹(shù)脂。對(duì)分別添加了上述三類(lèi)增容劑的聚酰胺樹(shù)脂層與無(wú)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(huì)對(duì)聚酰胺的附著性能產(chǎn)生很大影響，其中加入環(huán)己酮-甲醛樹(shù)脂和肟化環(huán)己酮-甲醛樹(shù)脂均會(huì)改善聚酰胺對(duì)聚苯乙烯塑料的附著性能，而加入乙?；h(huán)己酮-甲醛樹(shù)脂則會(huì)降低聚

4、酰胺對(duì)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(shí)，首先引入Gibbs-Wulff理論計(jì)算得到了碳酸鈣自然生長(zhǎng)狀態(tài)下的晶體形貌，計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)模擬得到的晶體形貌與自然狀態(tài)生長(zhǎng)的碳酸鈣晶體的掃描電鏡照片完全吻合。然后運(yùn)用雙層結(jié)構(gòu)模型研究了馬來(lái)酸酐系列和丙烯酸系列兩大類(lèi)高分子阻垢劑與碳酸鈣晶面的相互作用，并引入單位質(zhì)量相互作用能量來(lái)衡量各共聚單體的阻垢效率。計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)于碳酸鈣垢而言，乙烯基磷酸和丙烯酰胺為兩種高