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聚合物建模

时间:2025-04-30     作者:邱新龙【转载】   来自:autoff手册+个人整理   阅读

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均聚物

均聚物是由同一种单体通过聚合反应形成的聚合物。由于其结构的单一性,均聚物通常具有均匀的物理和化学性质,便于预测其性能和行为。均聚物的例子包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)等。

勾选 随机数种子 选项,程序会自动随机地生成聚合物结构。当然对于单一单体而言,确定了两个连接点,实际上就没有随机性了。但是有多种组分的时候,随机性就会发生作用了。

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嵌段共聚物

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无规共聚物

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无规共聚物是由两种或多种不同单体随机聚合而成的聚合物。这种随机排列的结构使得无规共聚物的性质介于均聚物和嵌段共聚物之间,具有一定的多样性和灵活性。

现已支持两种方法构建无规聚合物链,分别是概率和竞聚率。


无规共聚物

当选择概率方法构建无规共聚物时,即给出每一个单体在下一步反应中连接到环上的可能性,并可以用于模拟浓度。对话框会出现n*n矩阵,该矩阵是按行来进行读入的。

下图中,第一行表示,在聚合物链中,当上一个单体是对苯的时候,与之相连的下一个单体有50%的可能性是对苯,50%的可能性是噻二唑;

第二行表示,当上一个单体是噻二唑的时候,与之相连的下一个单体有50%的可能性是对苯,50%的可能性是噻二唑。默认值是0.5,对于我们要求的组分比例为50:50来说刚好合适。

当选择竞聚率方法构建无规共聚物时,即用与实验合成相类似的方法测定共聚物成分,要求输入反应物浓度和多种连接选择的速率常数。

竞聚率是反映共聚合反应特性的一个重要参数,表征单体的相对活性以及单体自聚和共聚倾向的大小。

当想得到一个具有精确单体重复单元比例的聚合物时,用户需勾选 强制浓度



竞聚率

竞聚率是指单体均聚和共聚链增长速率常数之比。对某一特定的单体对,随着聚合反应类型不同, 其r1和r2值可以有很大的差别。

对某一特定的单体对,随着聚合反应类型不同, 其r1和r2值可以有很大的差别。如苯乙烯(M1)和甲基丙烯酸甲酯(M2)在60℃进行自由基聚合时,r1=0.52,r2=0.46;在20℃用SnCl4为引发剂进行正离子聚合时,r1=10.5,r2=0.1;在-30℃用NaNH2为引发剂进行负离子聚合时,r1=0.12,r2=6.4。在自由基共聚合中,影响竞聚率的因素有温度、压力、溶剂等。由于自由基共聚的链增长活化能低, 所以温度对竞聚率影响很小,例如, 苯乙烯(M1)和甲基丙烯酸甲酯(M2)在60℃共聚时,r1=0.52,r2=0.46;在131℃共聚时,r1=0.59,r2=0.54。压力对竞聚率的影响一般遵循以下规律,即随压力增大共聚体系的r1r2乘积逐渐趋近于1。随着竞聚率测定方法的精确度的提高,发现溶剂对竞聚率也有一定影响,其机理尚待深入研究。关于介质对竞聚率的影响也有报道,例如体系pH值的变化以及体系中加入某些金属盐类也会使某些体系的竞聚率发生变化。至于因聚合反应实施方法的不同所引起的竞聚率变化,有时看来似乎很大,但这种变化并不是由于竞聚率数值发生了改变,而是单体在局部反应区域的浓度不等于原料单体的宏观浓度引起的,这种情况在实际合成共聚物时应予以重视。

在离子型共聚中,影响竞聚率的主要因素有引发剂和反离子的种类、溶剂、温度等,它们的影响有时相当大(见离子型聚合)。

竞聚率可通过实验测定。它不仅是计算共聚物组成的必要参数,还可根据它的数值直观地估计两种单体的共聚倾向。所以竞聚率一词的涵义是“竞争聚合时两种反应活性之比值”。例如,r>1表示自聚倾向比共聚大;r<1表示共聚倾向大于自聚;r=0表示不能自聚。



2D建模

2D建模功能允许用户在二维平面上构建和可视化聚合物的结构,便于进行初步设计和分析。为了寻找更便捷、更高效的聚合物建模方法,AuToFF上线了聚合物2D建模功能,用户仅需两步即可建立想要的聚合物结果,分别为:首先,跳转至marvin网站绘制聚合物结构;然后,复制mrv格式字符串到下方文本输入框生成3D结构

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marvin网站绘制2d结构确定重复单元时一定要框选所有的原子,将所有原子包含进去,不能出现红点标记,否则将会识别读取有误

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