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氟硅橡胶FVMQ的结构设计理论

    采用分子动力学(MD)方法研究了氟硅橡胶(FVMQ)交联前后体系结构的变化,并预测了交联FVMQ的玻璃化转变温度(Tg)和力学性能。研究结果表明,交联反应使得体系的能量升高,体积收缩,密度增大,体系结构堆积更加紧密,分子间相互作用力增强。为了进一步说明体系结构的变化,对径向分布函数g(r)进行了分析,结果表明交联后分子间的g(r)变小而分子内的g(r)明显增大。采用温度-比容曲线预测交联FVMQ的Tg为210.10K,接近于实验值204.81K。此外还预测了不同温度下交联氟硅橡胶FVMQ的弹性模量(E)、剪切模量(G)、体积模量(K)和泊松比(ν),拟合弹性模量随温度的变化曲线得到了Tg为210.91K,与之前的预测值基本一致,说明MD方法可以作为预测交联氟硅橡胶FVMQTg的有利工具。有机硅材料具有耐高低温、耐老化的优点;有机氟材料具有热稳定性好、耐燃油耐溶剂性的优点。20世纪50年代期,DowCorning公司巧妙地将具有良好耐油性、耐溶剂性的有机氟材料与具有良好耐高低温、耐老化性能的有机硅材料优势互补,开发了氟硅系列产品,开拓了有机硅材料的应用范围,现已应用在宇航、飞机、汽车、石油化工、机械、人工器官等重要工业部门。随着高分子科学、计算机软硬件和计算机模拟技术的发展,人们已不再满足仅仅用实验的手段来研究高分子材料和提高现有材料的性能,而是利用计算机对物质的微观结构和运动进行数值模拟计算。近年来国内外在研究高分子交联结构和性能的关系上,使用MD技术进行了大量的研究。本文采用基于反应截断距离的MD方法建立了氟硅橡胶(FVMQ)交联模型,对交联后氟硅橡胶FVMQ的体积收缩、径向分布函数g(r)、玻璃化转变温度(Tg)和力学性能等进行了研究,以期为氟硅橡胶FVMQ的结构设计提供理论借鉴。

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