PVC木塑复合材料的分子模拟

庞磊，陈华，欧阳司晨，徐伟，刘涛，阚国涛，高勇

(宜宾天亿新材料科技有限公司，四川 宜宾 644000)

木塑复合材料是用植物纤维增强改性塑料制成的材料，兼具了塑料和木材的性能高、成本低廉、环保(可回收利用)等优点[1]。植物纤维的主要成分是纤维素，而纤维素主要由葡萄糖单元组成。葡萄糖单元中含有大量的羟基，会形成分子间和分子内氢键，所以植物纤维具有强极性，因此弱极性的PVC与木粉之间的界面黏结力很小，相容性极差。当木粉填充量较高时，PVC木塑复合材料的力学性能下降，物料的流动性能和加工性能变差，混炼和挤出成型难度加大[2-3]。因此，根据市场需要，宜宾天亿新材料科技有限公司开发了一种适合高木粉填充的PVC共聚树脂，提高了木粉中纤维素与PVC的作用力，从而可提高产品中木粉的用量，增加产品的木质感，并且可提高产品的力学性能。

笔者采用耗散粒子动力学的方法模拟了PVC共聚树脂与木粉的相容及分布情况。

1 建立模型

1.1 耗散粒子动力学

传统的计算机模拟方法集中在分子/原子尺度和宏观尺度。基于研究原子和电子级的一些简单系统，量子力学和分子动力学方法是非常有效的，可以精确地计算原子和分子之间的相互作用，但计算量非常大[4-5]。Hoogerbrugge 和 Koelman在1992 年首次提出了耗散粒子动力学(Dissipative Particle Dynamics，DPD)，其可以用来模拟复杂流体的动力学现象[6]。它的基本思想就是用一个“珠子”代替分子流体中的一团物质或者部分基团，珠子的运动速度、位置和轨迹符合牛顿运动方程。……