吴 辉，辛 勇

(南昌大学机电工程学院，江西 南昌 330031)

注射成型保压阶段气体吸附扩散行为分子动力学模拟

吴 辉，辛 勇*

(南昌大学机电工程学院，江西 南昌 330031)

构建了包含4条聚合度为40的全同立构聚苯乙烯(iPS)、间规立构聚苯乙烯(sPS)和无规立构聚苯乙烯(aPS)等6种PS分子链晶胞模型，采用Monte Carlo法分析研究了氧气/氮气(O2/N2)在PS熔体中的平衡吸附情况，引入Compass力场对温度 - 压力耦合效应下O2、N2纯组分及混合组分在PS熔体中的扩散行为进行分子动力学(MD)模拟。结果表明，在不同结构的PS熔体中，O2/N2混合状态下可以提高气体的总体吸附作用，但却抑制了纯O2或纯N2的吸附能力；混合气体能在一定程度上提高气体的扩散能力； O2/N2在PS熔体中扩散能力的强弱受PS主链活跃性和溶剂气体分子体积的影响；气体在不同结构的PS熔体中的扩散行为是从非爱因斯坦扩散到爱因斯坦扩散的转变过程，且以跳跃式、孔穴扩散形态存在。

注塑；氧气；氮气；吸附；聚苯乙烯；分子动力学

0 前言

气体在注射成型产品中的扩散行为将影响制品最终的力学结构与性能，扩散系数作为表征物质扩散行为的特征指标之一，可以便捷直观地对该问题进行数学表征。鉴于聚合物材料本身特性，扩散系数难以用实验方法精确测量，即使有相关实验数据，也是在某一条件下经较长的时间得到。近年来，随着计算机技术的迅猛发展，MD法已成为从微观尺度上解决这一难题的有效方法。该方法能有效地描述气体分子的扩散过程和扩散机理[1-2]，主要研究体系有聚乙烯[3]、聚丙烯[4]、聚酰亚胺[5]和PS[6]等。……