共缩聚反应中链段序列长度调控的分子模拟研究

张怀哲 刘静 马禹 余木火

摘 要：利用分子模拟研究了共缩聚反应得到的高分子链上的嵌段长度分布。通过控制参加反应的两种组分的浓度比和共聚单体的反应活性，可得到与理论值差别很大的序列分布。有助于合成嵌段长度可控的共聚高分子。

关 键 词：分子模拟；共缩聚；嵌段长度

中图分类号：TQ 325 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）04-0724-03

Abstract： In this study， molecular simulation was employed to study the block length distribution along polymer chain obtained by cocondensation polymerization. Its found that the distribution exhibits a significant deviation from the theoretical predictions， particularly for two components with different concentration and reactivity. This research is helpful for synthesis of copolymer with controlled block length.

Key words： Molecular simulation； Cocondensation polymerization； Block length distribution

化学改性高分子材料的方法有很多种，对缩聚制备的高分子材料而言，在聚合物主链上通过共缩聚引入共聚单体，控制共聚单元的序列长度，是最常用的方法。利用分子模拟的手段对共缩聚反应进行研究，反应条件可以准确控制，实验结果重复性好，有助于高效快速地筛选出合适的改性方案，是对实验和理论研究很好的补充[1]。本文基于该模拟方法，首次对共缩聚反应进行了研究，着重考察了无热体系中，共聚单体浓度和竞聚率对其在聚合物主链上分布的影响。

1 模拟方法和理论分析

反应模拟在边长为64的三维立方格子空间中进行，利用周期性边界条件消除有限元胞效应。单体和高分子链上的链单元可以通过单格点跳跃的方式在格子空间中运动，运动过程不能打断分子链或违背体积排除原则。该模拟方法可以得到符合真实高分子单链或多链标度关系的构象和链动力学信息。这种运动模型已经被广泛地用于单链以及多链体系的相变、转变及多级结构的形成机理研究[2，3]。我们定义所有链单元进行一次尝试运动所需的抽样次数为一个蒙特卡罗循环（MCC），等效于反应时间t。……