Chiến lược tinh giản cho việc dự đoán tính chất của các kiến trúc polymer liên quan chặt chẽ: Nghiên cứu điển hình về PEEK và PEKK

Journal of Materials Research - Tập 37 - Trang 1-12 - 2021
Sandipan Chattaraj1, Sumit Basu2
1Department of Civil Engineering and Architecture, University of Pavia, Pavia, Italy
2Department of Mechanical Engineering, IIT Kanpur, Kanpur, India

Tóm tắt

Khả năng của các mô hình nguyên tử và mô hình tinh giản thô trong việc phân biệt giữa hai polymer có cấu trúc rất giống nhau được xem xét. Để đạt được điều này, polyether ether ketone (PEEK) và polyether ketone ketone (PEKK) được lựa chọn. Sự khác biệt về nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh và sự tương đồng trong phản ứng nén của hai polymer được xác định bởi các mô hình tất cả nguyên tử. Một sơ đồ tinh giản thô, với 6 hạt mỗi monomer và 3 loại hạt, dẫn đến một sự xấp xỉ tốt về cấu trúc và đóng gói của các chuỗi PEEK và PEKK. Mô hình CG tái tạo sự khác biệt trong các thuộc tính phụ thuộc tốc độ yếu như $${T}_{\mathrm{g}}$$. Việc so sánh phản ứng kéo-nén một trục phụ thuộc tốc độ mạnh giữa hai polymer này đòi hỏi phải hiểu rõ mối liên hệ giữa tốc độ biến dạng vật lý trong một polymer và tốc độ hiệu quả trong polymer còn lại. Mối liên hệ này có thể được xác định xấp xỉ bằng cách so sánh biến thiên của độ bền chảy với tốc độ biến dạng, thu được từ các mô phỏng kích thước nhỏ.

Từ khóa

#PEEK #PEKK #polymer #cấu trúc polymer #mô hình nguyên tử #mô hình tinh giản thô #độ bền chảy #tốc độ biến dạng

Tài liệu tham khảo

F. Muller-Plathe, ChemPhysChem 3(9), 754 (2002) W. Tschöp, K. Kremer, J. Batoulis, T. Bürger, O. Hahn, Acta Polym. 49(2–3), 61 (1998) W.G. Noid, J. Chem. Phys. 139(9), 090901 (2013) R. Faller, Polymer (Guildf.) 45(11), 3869 (2004) S. Izvekov, G.A. Voth, J. Chem. Phys. 123(13), 134105 (2005) V. Rühle, C. Junghans, A. Lukyanov, K. Kremer, D. Andrienko, J. Chem. Theory Comput. 5(12), 3211 (2009) V. Rühle, C. Junghans, Macromol. Theory Simul. 20(7), 472 (2011) S.Y. Mashayak, M.N. Jochum, K. Koschke, N.R. Aluru, V. Rühle, C. Junghans, PLoS ONE 10(7), e0131754 (2015) M.S. Shell, Adv. Chem. Phys. 161, 395 (2016) S. León, N. Van Der Vegt, L. Delle Site, K. Kremer, Macromolecules 38(19), 8078 (2005) V.A. Harmandaris, N.P. Adhikari, N.F.A. van der Vegt, K. Kremer, Macromolecules 39(19), 6708 (2006) V.A. Harmandaris, D. Reith, N.F.A. Van Der Vegt, K. Kremer, Macromol. Chem. Phys. 208(19–20), 2109 (2007) T. Mulder, V.A. Harmandaris, A.V. Lyulin, N.F.A. Van Der Vegt, B. Vorselaars, M.A.J. Michels, Macromol. Theory Simul. 17(6), 290 (2008) T. Mulder, V. Harmandaris, A. Lyulin, N.F.A. Van Der Vegt, M.A.J. Michels, Macromol. Theory Simul. 17(7–8), 393 (2008) D.D. Hsu, W. Xia, S.G. Arturo, S. Keten, Macromolecules 48(9), 3057 (2015) J.R. Rocha, K.Z. Yang, T. Hilbig, W. Brostow, R. Simoes, J. Mater. Res. 28(21), 3043 (2013) M. Solar, Z. Qin, M.J. Buehler, J. Mater. Res. 29(9), 1077 (2014) W. Xia, S. Keten, J. Mater. Res. 30(1), 36 (2014) J. Zhao, S. Nagao, Z. Zhang, J. Mater. Res. 25(3), 537 (2010) M.K. Majumder, S. Ramkumar, D.K. Mahajan, S. Basu, Phys. Rev. E 81(1), 1 (2010) S. Pandiyan, P.V. Parandekar, O. Prakash, T.K. Tsotsis, S. Basu, Macromol. Theory Simul. 24(5), 513 (2015) V. Sudarkodi, K. Sooraj, N.N. Nair, S. Basu, P.V. Parandekar, N.K. Sinha, O. Prakash, T. Tsotsis, Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 26(2), 25013 (2018) J.B. Accary, V. Teboul, J. Chem. Phys. 136(9), 1 (2012) J.T. Padding, W.J. Briels, J. Chem. Phys. 115(6), 2846 (2001) V.A. Harmandaris, K. Kremer, Macromolecules 42(3), 791 (2009) D. Fritz, K. Koschke, V.A. Harmandaris, N.F.A. Van Der Vegt, K. Kremer, Phys. Chem. Chem. Phys. 13(22), 10412 (2011) K.M. Salerno, A. Agrawal, B.L. Peters, D. Perahia, G.S. Grest, Eur. Phys. J. Spec. Top. 225(8–9), 1707 (2016) W. Xia, J. Song, C. Jeong, D.D. Hsu, F.R. Phelan, J.F. Douglas, S. Keten, Macromolecules 50(21), 8787 (2017) W. Xia, J. Song, N.K. Hansoge, F.R. Phelan, S. Keten, J.F. Douglas, J. Phys. Chem. B 122(6), 2040 (2018) W. Xia, N.K. Hansoge, W.S. Xu, F.R. Phelan, S. Keten, J.F. Douglas, Sci. Adv. 5(4), 1 (2019) J. Song, D.D. Hsu, K.R. Shull, F.R. Phelan, J.F. Douglas, W. Xia, S. Keten, Macromolecules 51(10), 3818 (2018) B.L. Peters, K.M. Salerno, A. Agrawal, D. Perahia, G.S. Grest, J. Chem. Theory Comput. 13(6), 2890 (2017) T.C. Moore, C.R. Iacovella, C. McCabe, J. Chem. Phys. 140(22), 1 (2014) C.L. Chen, C.L. Lee, H.L. Chen, J.H. Shih, Macromolecules 27(26), 7872 (1994) L. Quiroga Cortés, N. Caussé, E. Dantras, A. Lonjon, C. Lacabanne, J. Appl. Polym. Sci. 133(19), 1 (2016) J.P. Jog, V.M. Nadkarni, J. Appl. Polym. Sci. 32(1), 37 (1986) R.J. Abraham, I.S. Haworth, Polymer (Guildf.) 32(1), 121 (1991) Arkema, Kepstan Technical Data-6000 Series (Arkema, Colombes, 2013) D.J. Kemmish, J.N. Hay, Polymer (Guildf.) 26(6), 905 (1985) H.G.H. Van Melick, L.E. Govaert, H.E.H. Meijer, Polymer (Guildf.) 44(8), 2493 (2003) S.M. Walley, J.E. Field, DYMAT J. 1, 211 (1994) S. Hamdan, G.M. Swallowe, J. Mater. Sci. 31(6), 1415 (1996) P.J. Rae, E.N. Brown, E.B. Orler, Polymer (Guildf.) 48(2), 598 (2007) D. Veazey, T. Hsu, E.D. Gomez, J. Appl. Polym. Sci. 136(27), 1 (2019) A. Negi, S. Basu, Model. Simul. Mater. Sci. Eng. 14(4), 563 (2006) Q. Sun, R. Faller, Comput. Chem. Eng. 29(11–12 Spec. Iss.), 2380 (2005) S. Plimpton, J. Comput. Phys. 117(1), 1 (1995) H. Sun, Macromolecules 28(3), 701 (1995) P.K. Ravindranath, Molecular Modeling of PMR-15 Polyimide. Thesis, Michigan Technological University, 2013 S.V. Lyulin, A.A. Gurtovenko, S.V. Larin, V.M. Nazarychev, A.V. Lyulin, Macromolecules 46(15), 6357 (2013) G. Milano, S. Goudeau, F. Müller-Plathe, J. Polym. Sci. B 43(8), 871 (2005)