Predicting χ of Polymer Blends Using Atomistic Morphing Simulations
Predicting χ of Polymer Blends Using Atomistic Morphing Simulations
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使用原子变形模拟预测聚合物共混物的 α
DOI：
10.1021/acs.macromol.1c01550
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
5.5
通讯作者：
Milner, Scott T.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shetty, Shreya;Gomez, Enrique D.;Milner, Scott T.
弗洛里·哈金斯相互作用参数χ衡量混合物中不同物种的相容性并决定其相行为。我们以前使用分子动力学（MD）模拟和热力学积分沿着的路径的一个物种到另一个（变形），以确定在粗粒度珠弹簧模型的聚合物共混物的χ。本文采用UA分子动力学模拟和Morphing方法计算了真实的聚合物共混物的χ：（1）聚乙烯和聚环氧乙烷，（2）聚苯乙烯和聚2-乙烯基吡啶，（3）聚异戊二烯和饱和聚异戊二烯，（4）聚苯乙烯和聚α-甲基苯乙烯。这些例子需要不同的方案来转化链：改变Lennard Jones参数和部分电荷（情况1和2），将双键转化为单键（情况3），以及使原子消失（情况4）。对于前三种共混物，χ预测符合合理的实验，但力场参数的选择是敏感的。对于聚（苯乙烯）/聚（α-甲基苯乙烯），我们达到了变形方法的极限。
The Flory Huggins interaction parameter χ measures the compatibility of different species in mixtures and governs their phase behavior. We have previously used molecular dynamics (MD) simulations and thermodynamic integration along the path of transformation of one species to another (morphing), to determine χ in coarse-grained bead-spring models of polymer blends. In this work, we use united-atom (UA) MD simulations and morphing to calculate χ for real polymer blends: (1) poly(ethylene) and poly(ethylene oxide), (2) poly(styrene) and poly(2-vinyl pyridine), (3) poly(isoprene) and saturated poly(isoprene), and (4) poly(styrene) and poly(α-methyl styrene). These examples require different schemes for transforming chains: changing Lennard Jones parameters and partial charges (case 1 and 2), transforming double bonds to single bonds (case 3), and making atoms disappear (case 4). For the first three blends, χ predictions agree reasonably with experiments but are sensitive to the choice of force field parameters. For poly(styrene)/poly(α-methyl styrene), we reach the limits of the morphing method.
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