Conformación y agregación de polímeros en un disolvente mixto: simulación de dinámica molecular a gran escala

Zhi-yuan Wang ,  

Xing-ye Li ,  

Zheng Wang ,  

Yu-hua Yin ,  

Run Jiang ,  

Peng-fei Zhang ,  

Bao-hui Li ,  

摘要

Los polímeros estimulados-reactivos tienen amplias perspectivas de aplicación debido a su capacidad de respuesta física o química reversible a los cambios en el entorno externo (como la temperatura o la composición de la solución). Esta respuesta puede manifestarse como cambios en la conformación de la cadena, la solubilidad, etc. Los polímeros a menudo muestran un comportamiento complejo de conformación de cadena y agregación en un disolvente mixto, siendo un ejemplo famoso el fenómeno de co-no-solvencia, que es un fenómeno de disminución de la solubilidad del polímero en una solución compuesta por una mezcla de dos buenos disolventes. Sin embargo, todavía existen fuertes controversias sobre el mecanismo físico del fenómeno de co-no-solvencia. Este estudio utiliza una simulación de dinámica molecular a gran escala para estudiar el comportamiento de la conformación de la cadena y la agregación de polímeros mono cadenas y multi cadenas en un disolvente mixto. Los resultados muestran que en los sistemas multi cadenas, la conformación de la cadena del polímero difiere significativamente de la correspondiente en un sistema de mono cadena, y con el aumento de la proporción de disolvente común, la cadena experimenta una transición de dispersión a agregación, luego de nuevo a dispersión, lo que significa la aparición del efecto de co-no-solvencia. Al mismo tiempo, el disolvente común muestra una separación de fase líquida-líquida, los polímeros y el disolvente común forman juntos agregados, constituyen una fase densa de disolvente común y la densidad total de partículas dentro del agregado es mayor que la densidad promedio de partículas en el sistema. Además, la fuerza de interacción entre el polímero y el disolvente común tiene un impacto significativo en la distribución radial de la densidad del polímero; con el aumento de esta fuerza de interacción, la densidad total de partículas dentro del agregado aumenta progresivamente. Este estudio revela el mecanismo de modificación de la microestructura del polímero en un disolvente mixto y proporciona una base teórica para comprender el comportamiento del polímero en un disolvente mixto y la regulación de las propiedades macroscópicas de la solución de polímeros.

关键词

simulación de dinámica molecular; disolvente mixto; co-no-solvencia; conformación de cadena; comportamiento de agregación

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