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有机硅树脂的分子模拟及其应用

方明  
【摘要】:分子模拟是研究聚合物结构与性能的一种新型方法,具有周期短、成本低等特点。有机硅树脂是一种交联型含硅聚合物,硅原子上连接有机基团,具有了许多不同于碳链聚合物的优良物理和化学性能。以有机硅树脂为基料制备的涂层材料在电器、电子等行业获得了广泛的应用。 因此,本论文从分子模拟有机硅树脂预聚物的合成出发,首先研究了有机硅树脂交联体系的模型建立方式,同时对模型有效性进行了确认,接着采用分子动力学模拟方法预测了交联体系的玻璃化转变温度,最后在预测的玻璃化转变温度范围内在实验室合成了有机硅树脂并研究了其作为耐磨涂层的应用。 主要研究结果如下: 1、基于正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)两种单体,建立了有机硅树脂预聚物交联体系的分子模拟模型。由于研究对象是交联体系,可以参考的文献极少,建立合理的模型难度较大。本文采用了从单体到单链再到交联网络的方法,手动构建化学键,最终形成了一个聚合度为160的有机硅树脂预聚物交联体系并对其有效性进行了验证。 2、对构建模型时非键作用力的选择和体系大小的选择做了分析,选择了合适的非键作用力和聚合度。接着对所构建的体系通过密度的变化和比体积的变化预测了其玻璃化转变温度,并分析了影响玻璃化转变温度的因素。 3、参考模拟的相关参数和预测的玻璃化转变温度,由正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)进行共水解、缩聚,最终制得了有机硅涂料,该涂料对光学树脂表面的缺陷可取得较好的修复效果,同时研究了复合溶剂对涂料的涂敷和修复性能的影响。


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