气体分子在聚氯代对二甲苯中渗透行为的数值模拟

范昌改^1,2，帅茂兵^1,2，周元林¹，邵虹^1,2，齐晶晶^1,2

1. 西南科技大学 四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地2. 表面物理与化学重点实验室

摘 要：用数值模拟方法对气体分子在聚氯代对二甲苯(Parylene C)中的溶解、扩散和渗透行为进行了研究。构建了含300个对二甲苯单元的聚氯代对二甲苯分子链模型,经结构优化处理,获得了具有一定有序性,密度、玻璃化转变温度与实验数据接近的聚合物分子链结构模型。计算了该聚合物中的自由体积,结果表明Parylene C聚合物具有很小的自由体积,不易形成分子渗透的有效通道,这是其具有高气体阻隔性能的重要原因。结合分子动力学(MD)和巨正则蒙特卡洛方法(GCMC),计算获得了几种气体分子在Parylene C中的扩散系数、溶解系数和渗透系数,发现相比H2、He、O2、N2等分子,H2O分子更易被Parylene C聚合物吸附溶解。分子动力学模型说明在Parylene C聚合物中,气体扩散和渗透符合跳跃机理。

关键词：聚氯代对二甲苯;分子动力学模拟;气体扩散;气体渗透;