1.基于分子模拟的环氧‑橡胶体系介电常数计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,通过Materialsstudio软件建立单一的环氧树脂和酸酐类固化剂分子模型,几何优化获得能量最低构型;
步骤2,将优化后的环氧树脂、酸酐类固化剂分子模型放入立方体中混合均匀,形成无定形晶胞结构;
步骤3,设计环氧树脂与酸酐类固化剂的交联脚本,并预设交联反应条件;
步骤4,根据交联脚本以及预设的交联反应条件使无定形晶胞结构中环氧树脂与酸酐类固化剂分子进行交联反应,形成稳定的交联环氧树脂模型;
步骤5,根据羧基丁烯丙烯腈CTBN的分子结构构建橡胶分子模型,几何优化获得能量最低构型;
步骤6,设计交联环氧树脂与CTBN的交联脚本,预设交联反应条件,将优化后橡胶分子加入交联环氧树脂模型中,根据交联脚本和预设的交联反应条件使橡胶分子与交联环氧树脂进行聚合反应,形成环氧/橡胶体系,最后计算环氧/橡胶体系的介电常数。
2.根据权利要求1所述的基于分子模拟的环氧‑橡胶体系介电常数计算方法,其特征在于,通过Forcite模块对分子模型进行几何优化,获得能量最低构型。
3.根据权利要求1所述的基于分子模拟的环氧‑橡胶体系介电常数计算方法,其特征在于,所述步骤2中,采用Amorphouscell模块将优化后的两种分子模型以1:1的比例放入三维立方体中,设置初始密度和最初能反应的立方细胞大小,并在该所述立方体上施加周期的边界条件,消除边界影响。
4.根据权利要求1所述的基于分子模拟的环氧‑橡胶体系介电常数计算方法,其特征在于,所述步骤3中,基于环氧树脂中羟基、环氧基与酸酐类固化剂进行的循环反应机理,根据“最近邻近似”原则设计环氧树脂与酸酐类固化剂的交联脚本。
5.根据权利要求4所述的基于分子模拟的环氧‑橡胶体系介电常数计算方法,其特征在于,设计交联脚本,包括读入设定的反应原子列表,然后进行初始化,设定迭代次数和截断半径,再对模型进行第一层几何优化,判断反应半径内是否有反应原子对,如果有,先进行交联反应,再进行第二次几何优化,然后进行退火处理,如果没有,增大反应半径,更新反应原子列表,返回到进行第一次几何优化的步骤重新进行;退火处理完成后,判断迭代次数是否小于设定值,如果是,增大迭代次数,更新反应原子列表,返回到进行第一次几何优化的步骤重新进行,如果不是,判断反应距离是否到最大值,如果是,结束流程,如果不是,增大反应半径,更新反应原子列表,返回到进行第一次几何优化的步骤重新进行。
6.根据权利要求5所述的基于分子模拟的环氧‑橡胶体系介电常数计算方法,其特征在于,所述步骤6中,基于环氧树脂末端的C原子和CTBN末端的羧基上的O原子进行连接的反应机理,改进环氧树脂与酸酐类固化剂的交联脚本,得到交联环氧树脂与CTBN的交联脚本。
7.根据权利要求1所述的基于分子模拟的环氧‑橡胶体系介电常数计算方法,其特征在于,预设交联反应条件,包括预设初始反应距离、迭代增加距离、迭代次数、最终反应距离和反应起始温度。
8.根据权利要求1所述的基于分子模拟的环氧‑橡胶体系介电常数计算方法,其特征在于,所述步骤4中,无定形晶胞结构中环氧树脂与酸酐类固化剂分子进行交联反应后,形成交联环氧树脂模型,采用Forcite模块对所述模型进行几何优化,得到能量最低构型,并进行NVT动力学模拟以平衡构型,最终形成稳定的交联环氧树脂模型。
9.根据权利要求1所述的基于分子模拟的环氧‑橡胶体系介电常数计算方法,其特征在于,步骤6中,计算环氧/橡胶体系的介电常数前,先对其进行几何优化得到得到能量最低构型,然后通过以下公式计算环氧/橡胶体系的介电常数ε:ε=(ε1+ε2)/2 (1)
2
式中,ε1、ε2和ε∞均为中间变量,M是环氧/橡胶体系在一个时间步的偶极矩,
氧/橡胶体系运行轨迹中的每一个采样的偶极矩依次平方后求和再平均,