Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование

Впервые специальное силовое поле ReaxFF использовано для описания процесса синтеза полимерных сеток и проведено полноатомное моделирование межмолекулярного сшивания полистирола. В рамках полноатомных расчетов вычислены плотность полимера, удельная поверхность, коэффициент теплового расширения обр...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2017
Автори:	Лазутин, А.А., Глаголева, А.А., Василевская, В.В., Хохлов, А.Р.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2017
Назва видання:	Физика низких температур
Теми:	К 100-летию со дня рождения И.М. Лифшица
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129374
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование / А.А. Лазутин, А.А. Глаголева, В.В. Василевская, А.Р. Хохлов // Физика низких температур. — 2017. — Т. 43, № 2. — С. 297-302. — Бібліогр.: 38 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-129374
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1293742018-01-20T03:03:39Z Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование Лазутин, А.А. Глаголева, А.А. Василевская, В.В. Хохлов, А.Р. К 100-летию со дня рождения И.М. Лифшица Впервые специальное силовое поле ReaxFF использовано для описания процесса синтеза полимерных сеток и проведено полноатомное моделирование межмолекулярного сшивания полистирола. В рамках полноатомных расчетов вычислены плотность полимера, удельная поверхность, коэффициент теплового расширения образцов сеток с различной степенью сшивки. Результаты расчетов находятся в согласии с экспериментальными данными. Вперше спеціальне силове поле ReaxFF використано для опису процесу синтезу полімерних сіток та проведено повноатомне моделювання міжмолекулярного зшивання полістиролу. У рамках повноатомних розрахунків обчислено щільність полімеру, питома поверхня, коефіцієнт теплового розширення зразків сіток з різною мірою зшивання. Результати розрахунків знаходяться у згоді з експериментальними даними. For the first time a special force field ReaxFF is used to describe the synthesis of polymer networks and for all-atom simulations of intermolecular cross linking in polystyrene. The density, specific surface, and coefficient of thermal expansion for sample networks with different degrees of crosslinking are calculated in the all-atom model. The results are in agreement with experimental data. 2017 Article Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование / А.А. Лазутин, А.А. Глаголева, В.В. Василевская, А.Р. Хохлов // Физика низких температур. — 2017. — Т. 43, № 2. — С. 297-302. — Бібліогр.: 38 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 82.20.Wt, 82.30.Cf, 82.35.Lr http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129374 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	К 100-летию со дня рождения И.М. Лифшица К 100-летию со дня рождения И.М. Лифшица
spellingShingle	К 100-летию со дня рождения И.М. Лифшица К 100-летию со дня рождения И.М. Лифшица Лазутин, А.А. Глаголева, А.А. Василевская, В.В. Хохлов, А.Р. Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование Физика низких температур
description	Впервые специальное силовое поле ReaxFF использовано для описания процесса синтеза полимерных сеток и проведено полноатомное моделирование межмолекулярного сшивания полистирола. В рамках полноатомных расчетов вычислены плотность полимера, удельная поверхность, коэффициент теплового расширения образцов сеток с различной степенью сшивки. Результаты расчетов находятся в согласии с экспериментальными данными.
format	Article
author	Лазутин, А.А. Глаголева, А.А. Василевская, В.В. Хохлов, А.Р.
author_facet	Лазутин, А.А. Глаголева, А.А. Василевская, В.В. Хохлов, А.Р.
author_sort	Лазутин, А.А.
title	Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование
title_short	Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование
title_full	Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование
title_fullStr	Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование
title_full_unstemmed	Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование
title_sort	компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate	2017
topic_facet	К 100-летию со дня рождения И.М. Лифшица
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129374
citation_txt	Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование / А.А. Лазутин, А.А. Глаголева, В.В. Василевская, А.Р. Хохлов // Физика низких температур. — 2017. — Т. 43, № 2. — С. 297-302. — Бібліогр.: 38 назв. — рос.
series	Физика низких температур
work_keys_str_mv	AT lazutinaa kompʹûternyjsintezsverhsšitogopolistirolapolnoatomnoemodelirovanie AT glagolevaaa kompʹûternyjsintezsverhsšitogopolistirolapolnoatomnoemodelirovanie AT vasilevskaâvv kompʹûternyjsintezsverhsšitogopolistirolapolnoatomnoemodelirovanie AT hohlovar kompʹûternyjsintezsverhsšitogopolistirolapolnoatomnoemodelirovanie
first_indexed	2025-07-09T11:15:13Z
last_indexed	2025-07-09T11:15:13Z
_version_	1837167769552945152
fulltext	Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 2, c. 297–302 Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование А.А. Лазутин1, А.А. Глаголева1, В.В. Василевская1, А.Р. Хохлов1,2 1Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН ул. Вавилова, 28, г. Москва, 119991, Россия 2Физический факультет, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Ленинские горы, 1, стр. 2, г. Москва, 119991, Россия E-mail: vvvas@polly.phys.msu.ru Статья поступила в редакцию 15 августа 2016 г., опубликована онлайн 26 декабря 2016 г. Впервые специальное силовое поле ReaxFF использовано для описания процесса синтеза полимерных сеток и проведено полноатомное моделирование межмолекулярного сшивания полистирола. В рамках полноатомных расчетов вычислены плотность полимера, удельная поверхность, коэффициент теплового расширения образцов сеток с различной степенью сшивки. Результаты расчетов находятся в согласии с экспериментальными данными. Вперше спеціальне силове поле ReaxFF використано для опису процесу синтезу полімерних сіток та проведено повноатомне моделювання міжмолекулярного зшивання полістиролу. У рамках повноатомних розрахунків обчислено щільність полімеру, питома поверхня, коефіцієнт теплового розширення зразків сіток з різною мірою зшивання. Результати розрахунків знаходяться у згоді з експериментальними даними. PACS: 82.20.Wt Компьютерное моделирование; имитация; 82.30.Cf Атом и основные реакции радикалов, цепные реакции, межмолекулярное взаимодействие; 82.35.Lr Физические свойства полимеров. Ключевые слова: полноатомное компьютерное моделирование, сверхсшитый полистирол. Введение Полимерные сетки называют сверхсшитыми, если полное число сшивок в них сопоставимо с числом мо- номерных звеньев. В таких сетках практически каждое мономерное звено участвует в сшивках, более того, оно может быть соединено с несколькими мономерными звеньями других цепей. Например, фенильное кольцо сверхсшитого полистирола может иметь до пяти сшивок [1], мономерное звено сеток на основе полиэдральных олигомерных силсесквиоксанов (POSS) — до восьми сшивок [2]. Сверхсшитые сетки обладают огромной внутренней удельной поверхностью, но при этом относительно не- большим средним размером пор и узким распределени- ем пор по размерам. Другим уникальным свойством сверхсшитых полимерных сеток является их способ- ность набухать в растворителях с различным сродством к полимеру и адсорбировать практически любые веще- ства [1,3–5]. Первые образцы сверхсшитых сеток — сверхсшитый полистирол, были получены в конце 1960-х годов в Институте элементоорганических со- единений РАН [3]. С тех пор сверхсшитый полисти- рол нашел широкое применение в промышленности и научных исследованиях, а не так давно сверхсшитые сетки стали изготавливать на основе других макромо- лекул [1—6]. Один из способов получения сверхсшитых полимер- ных сеток — проведение быстрого сшивания по всему объему полимера, набухшего в хорошем растворителе. Быстрое образование большого числа сшивок фиксиру- ет набухшее состояние макромолекул и препятствует релаксации этого состояния при изменении внешних условий. Вследствие этого в высушенном состоянии сверхсшитые сетки несут значительные внутренние на- пряжения, чтобы избавиться от которых они впитывают практически любые жидкости или газы [5]. Такое фено- менологическое объяснение необычных свойств сверх- сшитых сеток предложено М.П. Цурюпой и В.А. Даван- ковым [5], но на данный момент не подкреплено © А.А. Лазутин, А.А. Глаголева, В.В. Василевская, А.Р. Хохлов, 2017 mailto:vvvas@polly.phys.msu.ru А.А. Лазутин, А.А. Глаголева, В.В. Василевская, А.Р. Хохлов теоретически, поскольку все существующие теоретиче- ские подходы разработаны для полимерных сеток с ма- лой плотностью сшивок и длинными субцепями [7]. Строение сверхсшитых сеток изучают методом ком- пьютерного моделирования с помощью различных вы- числительных методик. Некоторые из них используют инструменты Material Studio и разработанные самостоя- тельно программы для создания предварительно задан- ных структур [8–10], в то время как другие имитируют, с различным уровнем детализации, процедуру химиче- ского синтеза сверхсшитых сеток [11–18]. В работах [11–15] компьютерный синтез сверхсши- тых макромолекул проводился в рамках модели объ- единенного атома, в которой (как следует уже из на- звания) атомы, составляющие макромолекулы, объеди- няются по определенным правилам в группы («объеди- ненные атомы») и при расчетах взаимодействия внутри группы не рассматриваются, а учитываются исключи- тельно эффективные взаимодействия между группами атомов. Работы [11–13] посвящены формированию внутримолекулярных сшивок в одиночной макромоле- куле в вакууме (для полистирола [11,13] и сополимера полистирола с бензоциклобутеном [12]). В работе [14] алгоритм компьютерного «синтеза» сверхсшитых сеток полидихлороксилена с одновременным образованием полимерных цепей и сшивок был реализован путем по- вторяющихся циклов формирования связей и уравнове- шивания системы. Этот же алгоритм был использован в два этапа, чтобы сначала получить линейные макро- молекулы сополимера стирола с винилбензилхлоридом, а затем сшить их в набухшем состоянии [15]. Детальное мультимасштабное моделирование синтеза сверхсшитого полистирола и исследование свойств по- лученных сеток проведено в работах [16–18]. Вычисле- ния начинались с атомистического моделирования рас- твора полистирола в дихлорэтане. Результаты этих вычислений были использованы для создания огрублен- ной мезоскопической модели, которая применялась для моделирования процесса сшивания. После сшивания было проведено обратное картирование в полноатомную структуру. Этот подход позволил провести компьютер- ный синтез достаточно крупных образцов, а затем про- анализировать их микроструктуру и вычислить макро- скопические свойства. Отметим, что, несмотря на то, что результаты расчетов [16–18] находятся в хорошем согла- сии с экспериментом, то обстоятельство, что непосред- ственно синтез проводился для специальным образом сконструированных, но мезоскопических моделей, мо- жет оказаться существенным, поскольку такого рода синтез не учитывает естественные ограничения, связан- ные с возможными сверхнапряжениями в цепях при столь высокой плотности сшивания. В настоящей работе методом молекулярной динами- ки проведено полноатомное моделирование межмоле- кулярного сшивания полистирола с частично хлормети- лированными мономерными звеньями в присутствии катализатора Фриделя–Крафтса [1,3–5]. Было использо- вано силовое поле ReaxFF [19], разработанное для мо- лекулярно-динамического моделирования больших сис- тем, в которых протекают реакции. ReaxFF осно- вывается на понятии о соотношении между порядком связи и длиной связи, впервые веденном Tersoff [20] и расширенном для углеродной химии Brenner [21]. Поря- док связей рассчитывали с помощью оригинального выражения [19], содержащего межатомные расстояния, равновесные длины связей, валентности атомов и раз- личные эмпирические параметры. Параметры для ReaxFF выбирают так, чтобы наибо- лее точно описать исследуемую реакцию. Исходные ма- тематические выражения для данного поля были разра- ботаны для описания газофазных реакций с участием углеводородов [19]. На сегодняшний день ReaxFF рас- ширен для исследования многих систем и процессов: окисление углеводородов [22], образование углеродных нанотрубок, катализируемое металлом [23], гидриды металлов [24], катализ на металлах [25] и оксидах метал- лов [26], коррозия меди в водной среде [27], высокоэнер- гетические материалы [28], ионы хлора и хлорида меди в водной фазе [29], самосборка SbCl3 и 1,4-диоксана [30]. Решение каждой из этих задач сопровождалось подбо- ром параметров ReaxFF и квантово-химическими расче- тами. Таким образом, параметры ReaxFF детально раз- работаны для углерода, водорода и кислорода [19,22,23], а также представлены для Sb и Cl [30]. Преимущество ReaxFF состоит в том, что порядки связей в данной модели изменяются непрерывно и вы- ражения для энергий межатомных взаимодействий не зависят от присутствия связей, что позволяет модели- ровать довольно большие реакционно-способные сис- темы на атомистическом уровне. Модель и техника эксперимента В соответствии с поставленными целями были про- ведены реакции сшивания полистирола с частично хлорметилированными мономерными звеньями, рас- творенного в дихлорэтане [16]. Это реакция Фриделя– Крафтса, и она проходит в присутствии катализатора, в роли которого могут выступать хлориды различных металлов SnCl4, FeCl3, AlCl3, SbCl3, ZnCl2 и т.п. В на- стоящей работе в качестве катализатора был выбран довольно редко применяемый на практике хлорид сурьмы (III) SbCl3. Причина такого выбора обусловле- на тем, что в оригинальном виде [19] силовое поле ReaxFF не включает параметры потенциала для всех перечисленных атомов металлов и хлора, а в работе [30] эти параметры были рассчитаны для атомов хлора Сl и сурьмы Sb. Расчеты для других катализаторов Фриделя–Крафтса нами не были найдены. 298 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 2 Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование Схема реакции показана на рис. 1. Катализатор SbCl3 отрывает хлор у CH2Cl-группы и образует отри- цательно заряженный комплекс 4SbCl− . Атом углерода фенильного кольца депротонируется под действием активированной CH2-группы. В результате образуется химическая связь, так называемый метиленовый мос- тик, высвобождается HCl и восстанавливается катали- затор. На рис. 1 показан дифенилметиленовый мостик, соединяющий фенильные кольца в пара-положении (p). Однако мостики могут формироваться и в мета- положении фенильного кольца (m). Компьютерное моделирование состоит из трех эта- пов. На первом, предварительном этапе происходит подготовка раствора полистирола с заданными свойст- вами. На втором этапе — синтез сверхсшитой сетки. На заключительном этапе система уравновешивается, а затем вычисляются макроскопические свойства сетки. Предварительный этап. Исходная система содержит 16 макромолекул полистирола и 16 молекул катализато- ра SbCl3. Каждая макромолекула состоит из N = 20 мо- номерных звеньев. Половина мономерных звеньев хлорметилирована либо в пара- (50%), либо в мета- (50%) положении. Положение заместителя и положение хлорметилированного мономерного звена в цепи выби- ралось случайно для каждой макромолекулы. Раствори- тель (дихлорэтан) учитывался неявно заданием размера ячейки таким образом, чтобы концентрация полимера была такой же, как в 70% г/мл растворе полистирола в дихлорэтане (подробнее см. [16,31]). Для приготовления требуемой системы макромоле- кулы сначала помещаются в большую кубическую ячейку со стороной 78 Å и перемешиваются в NVT ансамбле. Затем ячейку сжимают в NPT ансамбле при высоком давлении P = 100 атм (T = 373 К). При дости- жении требуемого размера ячейки — сторона ячейки 45,9 Å и концентрация полимера 70 % г/мл — сжатие останавливается. Затем молекулы еще раз перемеши- ваются в NVT ансамбле при температуре 373 К. Реакция сшивания. Моделирование реакции сшива- ния проводилось с помощью силового поля ReaxFF. Потенциальный барьер реакции был снижен значитель- ным увеличением температуры (до 1000 К) и модифи- кацией некоторых параметров взаимодействия по срав- нению с основным силовым полем ReaxFF и силовым полем из [30]. А именно, для сохранения в столь агрес- сивных условиях геометрии хлорметилированных звеньев (длин связи и величин углов) были значительно (в два раза) увеличены соответствующие энергии. Энер- гия взаимодействия атомов хлора с атомом углерода в хлорметильной группе CH2Cl была значительно умень- шена, тогда как притяжение между атомами сурьмы и хлора было, напротив, увеличено. Так что первая часть реакции (удаление атома хлора из хлорметильной груп- пы и его присоединение к SbCl3), показанная на рис. 1, была полностью устранена. Для ускорения второго эта- па реакции притяжение атома углерода в бензольном кольце в пара- и мета-положениях с атомами углерода хлорметилированного звена было увеличено, в то время как их притяжение к атомам водорода было уменьшено. Такого рода изменения параметров системы позволяют значительно ускорить реакцию, провести ее для доста- точно большого числа молекул и исследовать получен- ные системы при явном учете всех атомов, они могут быть рассмотрены как частный случай так называемой ускоренной молекулярной динамики (accelerated mole- cular dynamics) [32]. Реакция проходила при постоянном объеме (в кано- ническом ансамбле), когда согласно протоколу ReaxFF, порядок связи между хлорметильной группой и одним из углеродов фенильного кольца становился больше, чем граничное значение 0,3. Процесс связыва- ния приостанавливался при достижении доли прореа- гировавших хлорметильных групп ∆ заданных значе- ний (от ∆ = 0,2 до ∆max), и был остановлен полностью при достижении максимального значения ∆ = ∆max, когда на протяжении значительного времени (1 нс) не было образовано ни одной связи. Уравновешивание. Системы с фиксированной долей прореагировавших звеньев (от ∆ = 0,2 до ∆max) уравно- вешивались в NPT ансамбле при давлении P = 1 атм и температуре T = 300 К. Для подавления дальнейшей реакции катализатор удалялся из этих систем до начала уравновешивания, удалялись также молекулы HCl, а все вышеописанные модификации силовых параметров ReaxFF, призванные снизить барьер реакции и макси- мально при этом сохранить геометрию связей, отменя- лись. Уравновешивание продолжалось до тех пор, пока не достигался равновесный объем системы [16]. Полу- ченные образцы соответствуют высушенным (без рас- творителя) образцам полистирола, молекулы которого связаны между собой различным числом дифенилме- тиленовых мостиков. Для каждого из полученных образцов были опреде- лены плотность полимера ρ, удельная поверхность Sapp и коэффициент теплового расширения αV. Плотность образца ρ была вычислена как отноше- ние массы всех атомов образца к равновесному объе- му ячейки, удельная поверхность Sapp — как площадь, доступная для пробной частицы с радиусом атома Рис. 1. Схема синтеза сверхсшитого полистирола. Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 2 299 А.А. Лазутин, А.А. Глаголева, В.В. Василевская, А.Р. Хохлов гелия r = 1,29 Å, отнесенная к массе образца [18,33,34]. Для определения коэффициента объемного теплового расширения αV, температура системы была плавно увеличена до 400 К, система уравновешена и определен ее равновесный объем. Коэффициент объемного теплового расширения 1 V P V V T ∂ α =   ∂ вычислен согласно формуле: 400 300 300 1 100V V V V − α = , где V300 и V400 — это объем системы при давлении P = = 1 атм и температуре T = 300 и 400 К соответственно. Компьютерные эксперименты проводились с исполь- зованием пакета LAMMPS для молекулярной динамики [35] и вычислительных ресурсов Суперкомпьютерного центра МГУ им. М.В. Ломоносова [36]. Результаты представлены в следующем разделе. Результаты и их обсуждение На рис. 2 изображена зависимость доли ∆ прореаги- ровавших хлорметильных групп от времени реакции t. Видно, что приблизительно 50% хлорметильных групп реагирует в течение первой наносекунды. Затем реакция замедляется и задолго до полной конверсии при ∆ < 1 практически останавливается. Действительно, видно, что в интервале от t = 3 до 4 нс не образовалось ни одной связи. Отметим, что плотность сшивок весьма велика уже при ∆ ~ 0,2, когда одна сшивка в среднем приходится на каждые десять звеньев. При ∆ ~ 0,75 на каждые восемь звеньев приходится три сшивки. Вычисления показали, что чем выше плотность сшивки, тем меньше сокращаются размеры образца при высушивании и тем, соответственно, ниже плотность ρ полимера в сухих образцах. Зависимость плотности «высушенных» образцов от доли прореагировавших звеньев показана на рис. 3. Видно, что при ∆ = 0,2 плот- ность полимера ρ еще близка к плотности расплава по- листирола [31,37] при T = 300 К. По мере увеличения ∆ величина ρ уменьшается и при ∆ ~ 0,7 становится зна- чительно, почти на 30%, меньше плотности полистиро- ла в расплаве. На рис. 4 представлены мгновенные снимки образцов с различной плотностью сшивок после «высушивания». Видно, что при ∆ = 0,2 образец довольно однородный и Рис. 2. Доля ∆ прореагировавших хлорметильных групп как функция времени реакции t. Рис. 3. Зависимость удельной плотности полимера ρ от доли прореагировавших звеньев Δ. T = 300 К. Рис. 4. Мгновенные снимки ячейки моделирования при различной доле прореагировавших звеньев Δ. 300 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 2 Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование макромолекулы относительно гомогенно распределены по всей ячейке. При ∆= 0,72 образец существенно неод- нороден, в нем области, содержащие полимер, сосуще- ствуют с довольно обширными пустыми полостями. Размеры таких областей изменяются от 5 до 10 нм. На рис. 5 представлена зависимость внутренней удельной поверхности Sapp образца сетки от ∆. Видно, что по мере увеличения ∆ величина Sapp су- щественно растет. В интервале от ∆ = 0,4 до 0,7 значе- ние Sapp увеличивается в несколько раз. Эти данные находятся в соответствии с визуальным анализом, а также литературными экспериментальными данными, согласно которым удельная поверхность сверхсшитого полистирола Sapp достигает 1500 м2/г [3,5]. Рассчитанный согласно описанной выше методике коэффициент теплового расширения плотно сшитых полимерных сеток составил αV (∆ = 0,72)= ~2·10–5 К–1, что на порядок меньше, чем коэффициент теплового расширения расплава линейного полистирола [38]. Таким образом, с целью максимально близкого опи- сания в компьютерном эксперименте реальных про- цессов нами впервые проведен «компьютерный син- тез» сверхсшитого полистирола в рамках полноатом- ной модели с использованием специального силового поля ReaxFF. Можно заключить, что, несмотря на вы- сокий уровень детализации, модель позволяет прово- дить исследования достаточно больших систем, а опре- деленные в рамках компьютерного эксперимента значения удельной плотности, внутренней поверхности, коэффициента теплового расширения находятся в хо- рошем (как качественном, так и количественном) согла- сии с литературными экспериментальными данными. Работа выполнена при финансовой поддержке Рос- сийского фонда фундаментальных исследований (код проекта 14-03-00073). Авторы выражают благодарность профессору, д.х.н. В.А. Даванкову, д.х.н. М.П. Цюрупе и д.х.н. А.В. Пастухову за плодотворные обсуждения. 1. M.P. Tsyurupa, Z.K. Blinnikova, Yu.A. Davidovich, S.E. Lyubimov, A.V. Naumkin, and V.A. Davankov, React. Funct. Polym. 72, 973 (2012). 2. S. Neyertz, D. Brown, M.J.T. Raaijmakers, and N.E. Benes, Comp. Mater. Sci. 117, 338 (2016). 3. S.V. Rogozhin, V.A. Davankov, and M.P. Tsyurupa, Patent USSR 299165 (1969). 4. A.V. Pastukhov, M.P. Tsuryupa, and V.A. Davankov, J. Pol. Sci. B: Polym. Phys. 37, 2324 (1999). 5. V.A. Davankov and M.P. Tsyurupa, React. Funct. Polym. 66, 181 (2006). 6. J. Germain, J.M.J. Frechet, and F. Svec, Small 5, 1098 (2009). 7. P.J. Flory, J. Chem. Phys. 66, 5720 (1977). 8. C.D. Wood, B. Tan, A. Trewin, H. Niu, D. Bradshaw, M.J. Rosseinsky, Y.Z. Khimyak, N.L. Campbell, R. Kirk, E. Stockel, and A.I. Cooper, Chem. Mater. 19, 2034 (2007). 9. A. Trewin, D.J. Willock, and A.I. Cooper, J. Phys. Chem. C 112, 20549 (2008). 10. S.A. Hall, B.J. Howlin, I. Hamerton, A. Baidak, C. Billaud, and S. Ward, PloS ONE 7, e42928 (2012). 11. J.W. Liu, M.E. Mackay, and P.M. Duxbury, Europhys. Lett. 84, 46001 (2008). 12. J.W. Liu, M.E. Mackay, and P.M. Duxbury, Macromolecules 42, 8534 (2009). 13. F. Ferrante, F.L. Celso, and D. Duca, Colloid Polym. Sci. 290, 1443 (2012). 14. L.J. Abbott and C.M. Colina, Macromolecules 44, 4511 (2011). 15. L.J. Abbott and C.M. Colina, Macromolecules 47, 5409 (2014). 16. A.A. Lazutin, M.K. Glagolev, V.V. Vasilevskaya, and A.R. Khokhlov, J. Chem. Phys. 140, 134903 (2014). 17. M.K. Glagolev, A.А. Lazutin, and V.V. Vasilevskaya, Macromol. Symp. 348, 14 (2015). 18. M.K. Glagolev, A.А. Lazutin, V.V. Vasilevskaya, and A.R. Khokhlov, Polymer 86, 168 (2016). 19. A.C.T. van Duin, S. Dasgupta, F. Lorant, and W.A. Goddard III, J. Phys. Chem. A 105, 9396 (2001). 20. J. Tersoff, Phys. Rev. B 37, 6991 (1988). 21. D.W. Brenner, Phys. Rev. B 42, 9458 (1990). 22. K. Chenoweth, A.C.T. van Duin, and W.A. Goddard III, J. Phys. Chem. A 112, 1040 (2008). 23. K.D. Nielson, A.C.T. van Duin, J. Oxgaard, W.Q. Deng, and W.A. Goddard III., J. Phys. Chem. A 109, 493 (2005). 24. S. Cheung, W.Q. Deng, A.C.T. van Duin, and W.A. Goddard III, J. Phys. Chem. A 109, 851 (2005). 25. J. Ludwig, D.G. Vlachos, A.C.T. van Duin, and W.A. Goddard III, J. Phys. Chem. B 110, 4274 (2006). 26. K. Chenoweth, A.C.T. van Duin, P. Persson, M.-J. Cheng, J. Oxgaard, and W.A. Goddard III, J. Phys. Chem. C 112, 14645 (2008). 27. B. Jeon, S.K.R.S. Sankaranarayanan, A.C.T. van Duin, and S. Ramanathan, J. Chem. Phys. 134, 234706 (2011). 28. A. Strachan, E.M. Kober, A.C.T. van Duin, J. Oxgaard, and W.A. Goddard III, J. Chem. Phys. 122, 054502 (2005). Рис. 5. Внутренняя удельная поверхность Sapp в зависимости от доли прореагировавших звеньев ∆. Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 2 301 А.А. Лазутин, А.А. Глаголева, В.В. Василевская, А.Р. Хохлов 29. O. Rahaman, A.C.T. van Duin, V.S. Bryantsev, J.E. Mueller, S.D. Solares, W.A. Goddard III, and D.J. Doren, J. Phys. Chem. A 114, 3556 (2010). 30. J. Kua, R.C. Daly, K.M. Tomlin, A.C.T. van Duin, T.B. Brill, R.W. Beal, and A.L. Rheingold, J. Chem. Phys. A 113, 11443 (2009). 31. A.A. Krishnaiah and P.R. Naidu, J. Chem. Eng. Data 25, 135 (1980). 32. D. Hamelberg, J. Mongan, and J.A. McCammon, J. Chem. Phys. 120, 11919 (2004). 33. A. Shrake and J.A. Rupley, J. Mol. Biol. 79, 351 (1973). 34. L. Sarkisov and A. Harrison, Mol. Simul. 37, 1248 (2011). 35. S.J. Plimpton, J. Comput. Phys. 117, 1 (1995). 36. V. Sadovnichy, A. Tikhonravov, Vl. Voevodin, and V. Opanasenko, “Lomonosov”: Supercomputing at Moscow State University, in: Contemporary High Performance Com- puting: From Petascale toward Exascale, J.S. Vetter (ed.), Boca Raton, USA, CRC Press (2013), p. 283. 37. W. Patnode and W. J. Scheiber, J. Am. Chem. Soc. 61, 3449 (1939). 38. T.G. Fox, Jr., and P.J. Flory, J. Appl. Phys. 21, 581 (1950). Computer synthesis of hypercrosslinked polystyrene: all-atom simulations A.A. Lazutin, A.A. Glagoleva, V.V. Vasilevskaya, and A.R. Khokhlov For the first time, special force field ReaxFF was applied for describing the process of polymer net- works synthesis and all-atom computer simulation of intermolecular polystyrene crosslinking was carried out. Also in the framework of all-atom simulations density, specific inner surface area, thermal expansion coefficient of the network specimens with different crosslinking degree were calculated. Results are in agreement with experimental data. PACS: 82.20.Wt Computational modeling; simula- tion; 82.30.Cf Atom and radical reactions; chain reactions; molecule-molecule reactions; 82.35.Lr Physical properties of polymers. Keywords: all-atom computer simulations, hypercros- slinked polystyrene. 302 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 2 Введение Модель и техника эксперимента Результаты и их обсуждение

Компьютерный синтез сверхсшитого полистирола: полноатомное моделирование

Репозитарії

Схожі ресурси