数值模拟聚二甲基硅氧烷-双酚A型聚碳酸酯嵌段共聚物对氧气的选择渗透行为

摘要

使用分子动力学和巨正则蒙特卡洛的方法,构建不同嵌段比的聚二甲基硅氧烷-双酚A型聚碳酸酯(PC)嵌段共聚物,计算模拟了氧气和氮气在不同嵌段比共聚物中的溶解和扩散行为。结果表明,共聚物的溶解度系数大小变化与嵌段比关系不大,且不具有规律性,而氧气和氮气溶解度系数比在嵌段比为1∶1时达到最大,为3.44。随着聚二甲基硅氧烷嵌段的增加,共聚物的密度越来越小,对气体的阻隔能力越来越差,氧气和氮气的扩散系数均有较大的提高,其扩散系数比值变化不大。通过计算氧气和氮气在不同嵌段共聚物中的渗透系数的比值,在嵌段比为1∶1时,对氧气的选择渗透性能达到最大,PO2/PN2=4.83。这种从分子结构水平研究材料最优选择透过性的方法,在节约资源的同时大大提高了工作效率。