مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه ساختار و رفتار تبدیل شیشه‌ای پلیمرهای اپوکسی به روش دینامیک مولکولی

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
2 دانشجوی دوره دکترای تخصصی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
پلیمرهای اپوکسی به دلیل برخورداری از خواص مکانیکی مطلوب و پایداری قابل ملاحظه در شرایط محیطی مختلف، جایگاه ویژه‌ای را در فعالیت‌های صنعتی و تحقیقاتی به خود اختصاص داده‌اند. در این تحقیق، از روش دینامیک مولکولی برای مطالعه ساختار پلیمرهای اپوکسی دارای اتصالات عرضی و پیش‌بینی رفتار تبدیل شیشه‌ای آن‌ها استفاده شده است. ابتدا، با استفاده از یک روش ارائه شده برای ایجاد اتصالات عرضی بین زنجیره‌های رزین اپوکسی، سیستم پلیمری با درجه پلیمریزاسیون مورد نظر مدل‌سازی شد. سپس، یک سیکل حرارتی در بازه دمایی 300 الی 600 درجه کلوین با نرخ ثابت بر روی سیستم مورد مطالعه اعمال شده و منحنی‌های میانگین مربعات جابجایی به ازای دماهای مختلف و برای تخمین محدوده دمای تبدیل شیشه‌ای محاسبه و ترسیم شدند. در ادامه، با استفاده از روند تغییرات چگالی سیستم بر حسب دما، تخمین دقیق‌تری از دمای تبدیل شیشه‌ای بدست آمد. نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی با نتایج تجربی مقایسه، و صحت و دقت روش شبیه‌سازی و نتایج بدست آمده مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت، توابع توزیع شعاعی برای مطالعه ساختار موضعی پلیمر شبیه‌سازی شده و بررسی اثر دما و پلیمریزاسیون بر روی رفتار این دسته از پلیمرها بکار گرفته شدند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Study of the structure and glass transition behavior of epoxy polymers using molecular dynamics

نویسندگان English

Ali Shokuhfar 1
Behrouz Arab 2
چکیده English

Recently, great attention has been focused on epoxy polymers in different industrial and scientific activities, owing to superior mechanical properties and their stability in different environmental conditions. In this study, the molecular dynamics method was used to study the structure of cross-linked epoxy polymers and predict glass their transition temperature (Tg). The epoxy polymer with a certain degree of cross linking was constructed through the previously proposed cross linking procedure. A temperature cycle (300-600 K) with a constant rate was then applied to the cross-linked epoxy, and a rough estimate of the glass transition region was obtained through mean squared displacement curves. Thereafter, variation of density in terms of temperature was utilized to precisely calculate Tg. The estimated Tg was found to be in good agreement with experimental observations. Radial distribution function was finally used to investigate the effects of temperature and cross linking on the local structure of simulated polymer.

کلیدواژه‌ها English

Epoxy
Cross Linking
molecular dynamics
Glass transition temperature
Radial distribution function