¿Cuál es la relación entre la temperatura de transición vítrea Tg y el contenido de agua y su mecanismo?

¿Cómo afectan los diferentes agentes de curado a la temperatura de transición vítrea (Tg) de la resina epoxi? Recientemente, el Instituto de Polímeros de la Facultad de Química e Ingeniería Química de la Universidad de Hunan propuso utilizar métodos de simulación de dinámica molecular para estudiar los cambios en la temperatura de transición vítrea (Tg) de la resina epoxi con la estructura del agente de curado. Primero construyeron algunos modelos moleculares simples de resina epoxi curada y luego repitieron una simulación de dinámica molecular (MD). Utilice los datos simulados para crear una curva de relación V-T y utilice el punto de inflexión de la curva para determinar el valor de Tg. Los valores simulados concuerdan bien con los valores calculados, aunque difieren significativamente de los valores experimentales. El efecto del agente de curado sobre la Tg se puede obtener cualitativamente mediante simulación de dinámica molecular. Este método tiene importancia potencial para el desarrollo de agentes de curado con mejores efectos de curado. La temperatura de transición vítrea (Tg) determina el rango de temperatura para el procesamiento y aplicación de materiales de resina epoxi termoendurecible. Es muy útil para comprender sus propiedades mecánicas y otras propiedades. Por lo tanto, predecir la Tg tiene un valor de aplicación importante antes de diseñar y sintetizar nuevos materiales con las propiedades deseadas. Hay muchas formas de predecir la temperatura de transición vítrea de una resina epoxi curada. En resumen, existen ecuaciones empíricas propuestas por L.E. Nielsen y DiMarzio, así como métodos semiempíricos como el método de modelado de contribución de grupo de Porter y el método del índice de contacto de Bicerano. Además, los métodos de simulación molecular también son un método opcional. En comparación con los métodos anteriores, las simulaciones atomísticas detalladas pueden proporcionar información sobre mecanismos o principios, lo que resulta atractivo a largo plazo; Sin embargo, para obtener resultados prácticos y útiles, estas simulaciones a menudo consumen mucho tiempo de la máquina y no son adecuadas para el estudio de sistemas epoxi curados.

El propósito de este proyecto en la Universidad de Hunan es proponer un método simple y factible para predecir la temperatura de transición vítrea de resina epoxi curada con diferentes agentes de curado. El método consta de dos pasos: construir un modelo molecular y realizar simulaciones moleculares. La eficacia del método se verifica comparando los resultados de la simulación con resultados computacionales o experimentales. A continuación se investigó el efecto del agente de curado sobre las propiedades termoendurecibles de las correspondientes resinas epoxi curadas. Los sistemas epoxi prácticos suelen contener los siguientes ingredientes principales: resina epoxi, agente de curado, pigmentos, disolventes y otros aditivos. Sin embargo, en este estudio, el sistema epoxi se limitó a componentes de resina y componentes de agentes de curado, que son indispensables en aplicaciones prácticas. El componente de resina seleccionado es un diglicidil bisfenol A (DGEBA) y el componente del agente de curado es bis (4-aminofenil) sulfona (DDS) y metadifenilamina (PDA) comúnmente utilizados en sistemas epoxi. Hay datos experimentales correspondientes para curado. resinas epoxi. Por lo tanto, este trabajo es un estudio preliminar y estudios futuros incluirán modelos más prácticos de otros componentes principales.

Después de establecer el modelo molecular del sistema epoxi curado y la simulación de la dinámica molecular de la temperatura de transición vítrea, se realizaron curvas V-T para los conjuntos de datos obtenidos de la simulación de los dos sistemas epoxi. Los puntos de datos por encima y por debajo de Tg son aproximadamente una línea recta y la temperatura de transición vítrea se determina como el punto de inflexión de la curva. El volumen del sistema cambia drásticamente a la temperatura correspondiente a este punto. Los resultados se comparan claramente con los valores calculados y experimentales. Los resultados de las simulaciones de dinámica molecular concuerdan bastante con los valores predichos de QSPR, pero se desvían mucho de los valores experimentales. Los resultados obtenidos por estos dos métodos son bastante diferentes de los resultados experimentales, lo que puede deberse principalmente al efecto de reticulación no despreciable de la estructura química. La temperatura de transición vítrea de las resinas epoxi se predijo utilizando un modelo simple que simula el curado mediante dinámica molecular. En las simulaciones se obtuvo cierto conocimiento sobre el mecanismo de transición vítrea. Este método se puede utilizar para predecir el efecto de diferentes agentes de curado estructurales sobre la Tg. Al desarrollar nuevos agentes de curado epoxi, realizar predicciones QSAR antes de la simulación puede ahorrar tiempo. Para predecir el valor absoluto de Tg, se necesita más investigación