N2O4在氟醚橡胶中扩散和吸附行为的分子动力学模拟

段晓慧 张 都 高洋洋 张 欢 许 文

（1 北京化工大学，北京市先进弹性体工程技术研究中心，北京 100029）

（2 中国人民解放军91515部队，三亚 572000）

（3 航天材料及工艺研究所，北京 100076）

文 摘 利用全原子分子动力学与巨正则蒙特卡洛模拟方法，研究不同四氧化二氮（N2O4）含量、温度和压力对N2O4在氟醚橡胶中扩散和吸附行为的影响。结果表明，随着N2O4含量增加，体系自由体积越大，因而增加了N2O4的扩散速率。当体系压力增大时，体系自由体积逐渐变小，N2O4扩散速率减小。此外，温度的上升既提高了自由体积又增大了原子的运动速度，因此提高了N2O4的扩散速率，并表现出阿伦尼乌斯关系。进一步地，N2O4在氟醚橡胶中的溶解度系数随着温度的上升迅速下降。所以，N2O4在氟醚橡胶中的渗透系数随着温度的上升先微弱上升然后迅速下降。

0 引言

小分子在聚合物材料中的溶解渗透是一个复杂的过程。目前一般认为这个过程符合“溶解-扩散”机制［1-2］。通过众多的研究发现小分子物质、聚合物中各组分的物性和结构以及外界条件都会影响体系内小分子的渗透扩散。其中自由体积大小和形态对小分子在聚合物中的扩散行为起着重要的作用［3-6］。钟颖等人按照自由体积理论探讨了小分子在聚合物内的扩散机理，得出小分子体积越大，跃迁距离越短，形成一次正常扩散所需时间越长，扩散系数越小［2］。LIU 等人［7］通过分子模拟研究氧气、氮气在有机硅侧基取代的聚苯乙烯中扩散运动轨迹，发现侧链取代基越大，体系的自由体积越大，气体分子的扩散系数越大。……