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尼龙6/季铵盐/蒙脱土复合材料介观-宏观模拟

付一政 , 林也平 , 高艳芳 , 梁晓艳 , 廖黎琼 , 杨潞霞 , 刘亚青

高分子材料科学与工程

采用耗散粒子动力学(DPD)和有限元分析方法(FEM)对十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)改性蒙脱土(MMT)的尼龙6(PA6)/季铵盐(Quat)/MMT纳米复合材料进行了研究.通过将分子动力学(MD)模拟得到的非键相互作用能转化为介观DPD模拟中的各珠子间的相互作用参数,用DPD模拟方法研究了共混物的介现形貌.通过将DPD模拟得到的介现形貌转化为宏观模拟中有限元分析(FEM)的输入结构,采用FEM方法预测了共混物的力学性能.FEM分析结果表明,共混物为各向异性材料,在zz方向的拉伸模量(E)与文献值基本一致,且比垂直于zz方向(xx和yy方向)的低得多.

关键词: 耗散粒子动力学 , 有限元 , 季铵盐 , 蒙脱土 , 尼龙 , 纳米复合材料

尼龙6/季铵盐/蒙脱土纳米复合材料的分子动力学模拟

付一政 , 廖黎琼 , 梁晓艳 , 杨潞霞 , 胡双启 , 刘亚青

高分子材料科学与工程

通过分子动力学(MD)模拟方法对十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)改性蒙脱土(MMT)的尼龙6(PA6)/季铵盐/MMT纳米复合材料共混体系的微观分子结构进行了研究.结果表明,MD模拟平衡后季铵盐分子平铺在MMT上,几乎覆盖了MMT的整个表面,PA6塌缩在季铵盐分子上,没有直接与MMT表面相接触;季铵盐与MMT之间存在强烈的相互作用,季铵盐中的非极性长链烷基通过范德华力与高分子链发生作用,烷基链数越少作用越强;季铵盐中的极性基团(卤素取代基)通过静电力与MMT相作用,取代基电负性越大,作用越强;烷基链数越多,高分子链越容易插入MMT片层中;10 nm~25 nm为季铵盐和PA6相互作用的界面区.

关键词: 分子动力学 , 季铵盐 , 蒙脱土 , 尼龙6 , 纳米复合材料

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