بررسي مشخصات مولكولي پلي استايرن در محلول هاي رقيق پليمري با استفاده از روش شبيه سازي ديناميك مولكولي (MD)

كارشناسي ارشد

در اين مطالعه به منظور تعيين مشخصات مولكولي زنجير اتكتيك پلي استايرن (aPS) در جرم مولكولي هاي مختلف و بررسي رفتار آن در حلال تولوئن در دماي 15/288 كلوين (حلال خوب) و در حلال سيكلوهگزان در دماي 65/307 كلوين (حلال تتا)، از روش شبيه سازي ديناميك مولكولي (MD) استفاده شد. به منظور بررسي سازگاري زنجير پليمر با حلال، انرژي و پارامترهاي برهم كنش براي هر يك از سامانه ها در محدوده ي غلظتي رقيق محاسبه شد. نتايج نشان دادند كه با افزايش تعداد واحدهاي تكراري زنجير، برهم كنش هاي غيرپيوندي زنجير و مولكول هاي حلالافزايش يافته و سبب منفي تر شدن انرژي برهم كنش سامانه ها گرديد. همچنين، پارامتر برهم كنش براي سامانه هاي aPS/تولوئن در دماي 15/298 كلوين (004/0 ± 314/0) و aPS/سيكلوهگزان در دماي 65/307 كلوين (005/0 ± 474/0) محاسبه شد، كه به ترتيب تأييدي بر حلال خوب و تتا بودن اين دو حلال براي مولكول پلي استايرن است. در اين روش، تغييرات ابعاد مولكولي زنجير با تغيير جرم مولكولي آن، از طريق محاسبه¬ي شعاع چرخش (Rg) و فاصله ي انتها تا انتهاي زنجير < ro> تعيين گرديد. جهت بررسي ديناميك زنجير در حلال، متوسط مجذور جابه جايي (MSD) و ضريب نفوذ زنجير محاسبه شد. نتايج شبيه سازي نشان دادند كه در جرم مولكولي هاي پايين، دو عامل توانايي زنجير در جابه جايي و اندازه ي زنجير تأثير قابل توجهي را بر رفتار ديناميكي زنجير داردند. نتايج بدست آمده از محاسبه ي تابع توزيع شعاعي(RDF) نشان داد كه زنجير با تعداد واحدهاي تكراري (N) 94 بيش ترين ممانعت فضايي را داشته كه سبب گرديد تا مانعي در برابر نزديك شدن مولكول هاي حلال به رشته ي اصلي زنجير شود. در مقابل زنجيرهاي با N=14 و N=17 كمترين ممانعت فضايي را به ترتيب در حلال هاي تولوئن و سيكلوهگزان داشته اند. همچنين گرانروي محلول ها به كمك روش شبيه سازي ديناميك مولكولي غير تعادلي (NEMD) محاسبه شد. نتايج بدست آمده از شبيه سازي ها با نتايج تجربي موجود توافق خوبي را دارند، كه تاييدي بر صحت كاربرد روش شبيه سازي (MD) در تشريح محلول ها مي باشد، از اين رو مي¬توان از روش شبيه سازي ديناميك مولكولي براي ارزيابي انواع محلول هاي پليمري در رژيم غلظتي رقيق استفاده نمود. همچنين به منظور بررسي اثر يك كومونومر آليفاتيك بر رفتار ديناميكي مولكول كوپليمر تصادفي استايرن با كومونومر 1-اوكتن در حلال تولوئن و در دماي 15/298 كلوين از روش شبيه سازي ديناميك مولكولي استفاده شد.

190192

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر سوسا جوان نيكخواه

مهندسي پليمر

دكتر محمدرضا مقبلي