再生聚乙烯中挥发性气味物质扩散的分子动力学模拟

摘要

再生聚乙烯中挥发性气味物质的迁移是其用于食品包装的潜在风险之一。本研究使用分子动力学模拟的方法探讨了再生聚乙烯中甲苯、2,4-二甲基庚烷、α-蒎烯、柠檬烯、二苯醚和α-异甲基紫罗兰酮六种挥发性气味物质在不同温度下的扩散行为。通过气味物质分子的均方位移曲线计算了它们的扩散系数,并与实验值和Limm-Hollifield模型值进行了比较。从气味物质的拓扑结构参数、与聚乙烯的相互作用能、扩散活化能以及运行轨迹等方面分析它们的扩散行为。结果表明,这六种挥发性气味物质的扩散受多种因素综合影响。具有较大分子体积和回旋半径以及结构为球型的分子运动较为困难,因此有较小的扩散系数;当气味物质分子的溶解度参数与聚乙烯相近时,两者的相容性较好,分子也不容易扩散。从能量角度来说,气味物质与聚乙烯的相互作用能及其扩散活化能越大,分子运动所需的能量越大,扩散过程越缓慢。同一种物质在不同温度下的运动轨迹表现为长时间的振动与短时间的跳跃,但是在高温下的运动范围较大,轨迹点呈现明显的团簇。