利索能及
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专利号: 2020101245143
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种聚二甲基硅氧烷的氧气扩散系数计算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:在分子动力学软件Materials studio中建立含氢硅油交联剂及乙烯基封端的PDMS分子结构模型;

步骤2:通过运用软件中Forcite模块中的COMPASS力场及Atom-based和Eward方法分别计算范德华和静电作用,基于系统能量最小化原理,最终实现对构建模型的几何结构优化;

步骤3:对反应原子进行标记,将含氢硅油交联剂中Si-H键中的Si原子标记为R1,将乙烯基封端的PDMS中两个端基的CH2=CH-中CH2内的C原子同时选中标记为R2;

步骤4:将上述进行优化和标记后的分子模型在Amorphous cell中进行构建,从而得到混合两种分子模型的周期性立方体晶胞,采用步骤2中同样的方法对晶胞进行几何结构优化,得到与实际中最接近的立方体晶胞;

步骤5:根据含氢硅油交联剂及乙烯基封端的PDMS预聚物加成反应机理,采用编辑的Perl脚本程序实现交联剂与预聚物中的反应化学键的自动加成交联,得到不同交联度的分子模型;

步骤6:在上述Perl脚本程序实现了Si原子与烯基C连接成键的基础上,通过进一步处理把C=C双键转换成单键并加上H原子,最终得到交联剂与预聚物加成反应后的交联分子模型;

步骤7:在分子动力学软件中构建氧气分子并采用步骤2中同样的方法进行几何结构优化,将优化后的氧气分子模型与交联分子模型同样通过Amorphous cell模块建立含两种分子模型的周期性立方体晶胞并采用步骤2中同样的方法进行几何结构优化,得到与实际中最接近的立方体晶胞;

步骤8:对优化后的晶胞进行NPT系统下的动力学模拟;

步骤9:分子动力学模拟完成后,通过Forcite模块中的Analysis下的Mean square displacement得出氧气在晶胞内的均方位移;

步骤10:得到均方位移之后,通过爱因斯坦方程得到氧气在交联分子中的扩散系数。

2.根据权利要求1所述的一种聚二甲基硅氧烷的氧气扩散系数计算方法,其特征在于,步骤2所述的几何结构优化具体做法为:在COMPASS立场中,在293K下对分子结构或晶胞结构进行100ps的NPT系统进行动力学模拟,压强选择为大气压强0.0001Gpa,步长为1fs,优化完成后得到分子结构或均匀的无定型的周期性晶胞。

3.根据权利要求1所述的一种聚二甲基硅氧烷的氧气扩散系数计算方法,其特征在于,所述步骤5具体步骤为:步骤5.1:确定含氢硅油交联剂与乙烯基封端的PDMS预聚物的反应机理;

步骤5.2:确定固化交联温度、截断半径的范围、初始的截断半径Rn与最大截断半径Rmax;

步骤5.3:计算模型中R1与R2的距离,并将其与Rn进行比较,如果两原子间的距离小于Rn,则该晶胞中反应化学键中的反应原子进行如下交联:步骤5.3.1:R1与R2进行交联;

每生成一次交联键,对新模型进行NPT的动力学平衡;

步骤5.3.2:令Rn=Rn+1,重复步骤5.3,直至Rn>Rmax,此时分子间的交联过程结束,得到交联度不同的含氢硅油交联剂与乙烯基封端的PDMS预聚物分子模型。

4.根据权利要求3所述的一种聚二甲基硅氧烷的氧气扩散系数计算方法,其特征在于,所述步骤5.1中确定的含氢硅油交联剂与乙烯基封端PDMS预聚物的反应机理为:含氢硅油中的Si-H键在含铂催化剂下与乙烯基封端PDMS预聚物的乙烯基CH2=CH-中CH2内的C原子进行硅氢加成反应,重复该过程,直至生成有机硅接枝共聚物。