预取向半晶态高分子片晶结构形成微观机理及其应力-应变响应特性的分子动力学模拟

摘要

通过分子动力学模拟方法对不同预取向聚乙烯醇熔体(polyvinyl alcohol,PVA)形成的半晶态高分子熔体形成核结晶及拉伸过程中的应力-应变响应特性进行了系统地研究.模拟结果显示预取向度高的PVA熔体对应更快的成核动力学.通过追踪全trans伸直链长度(dtt)、成核原子维诺体积(V)和中心对称参数(S)等序参量在不同取向度熔体下的等温成核与结晶演化过程,给出了PVA熔体成核路径及形成半晶态的分子构象;通过对形成的半晶态高分子结构进一步分析,发现随着熔体取向度的增加,晶体和无定型对应的取向度也会增加,但是当应变剪切大于5时,其对应的结晶度、晶体和无定型取向度不再发生变化;通过对无定型区链结构的定义与分析,可知取向度越高的熔体对应越高的Tie链数目,随着熔体取向度的增加,Loop链的数目也会减小;通过恒速拉伸应力测试可知,所形成半晶态高分子结构力学响应会随着取向度及Tie链数增加而增加,当取向及Tie链数目相同时,应力-应变曲线形状大小也基本保持一致.