氨分子对纤维素D!性能影响的分子动力学模拟-高分子学报.PDF

第 ! 期 高% 分% 子% 学% 报 234! !#$ 年 ! 月 ’()*+,-./0’1020’ 5674! !#$ 氨分子对纤维素 D 性能影响的分子动力学模拟 ! ! !! 黄% 双% 孙以泽 % 徐% 洋% 孟% ? #东华 大学机 械 工 程 学院% 上 海%!#=! $ 摘% 要% 以纤 维素 0 为研究 对 象 !通 过 分子模 拟 的方法 !分别 对 其 在有 氨环境 和无 氨环境 下 的性能变 化 进行 了仿 真分 析 !主要 包括 对 纤 维素末 端距 氨分子的扩 散 运动 及 氨 分子 与 纤 维素 的氢 键 作 用的研究 4结 果 表 明 % 氨分子的 加 入 使 得 纤 维素链 的末 端距 增 大 !改 善 了纤 维 素 链 的柔 顺 性 !合 理 的 解 释 了 + 液 氨 整 理 可 以 用 来 改 善棉麻纤 维 的柔顺 性 , 的普遍 共 识 氨分子 在 纤 维 素 中 的均 方 位 移 和 扩 散 系 数 随 着 温 度 的 提 高 而变 大 !温 度 从 !9 c升 高 到 :9 c!氨分子的扩 散 系数 增 大 8Pe !所 以液 氨 整 理 过 程 中相 应 升 高 温 度 可 以 减 少 浸 泡 时 间 !提高 生产效 率 氨分子 与纤 维素形 成 的氢键 !使 得 系统 内的氢键 总数 增 加 !纤 维素链 内氢键数 基本 不 变 !但 削 弱 了纤 维素链 间 的氢键 作 用 !加 剧 了纤 维素链 的运动 !体现 出良好 的溶胀 性能 4 关键词% 纤 维素 0! 分子 动力 学 ! 柔顺 性 ! 扩 散 ! 氢键 %% 随着经济快速发展 !人们越来越偏爱具有优 良 纤 维素性 能 变 化 ’ !9 ( !但 氨 分 子 与 纤 维 素 之 间 的 穿着服用性能的天然纤维 4天然纤维 的棉麻织物虽 微观 机理 至今 还没 有 得 到 清楚 的解释 4而分子 动 然有很多优点 !如 自然舒适 吸湿性好 等 !但起皱 和 力 学模 拟技术的发展 为研究 上述 问题提供 了新 的 缩水等缺 陷却制约 了棉麻产 品高档化的发展 4 研究 思 路 和 方 法 ’ # ( 4本 文 将 利 用 分 子 动 力 学 模 棉麻纤 维 中 !纤 维素是其 重要组成部分 !是地 拟 !分 析 氨分子 对 纤 维 素 0 的 性 能影 响 研 究 !探 球上最 丰 富 储 量最 大的可再 生 资源 ’ # W: ( 4至今 发 究 氨分子 与纤 维素 的作 用 机理 4 现 !固 态 下 的纤 维 素 存 在 种 结 晶变 体 %纤 维 素 ’$ ( #建模及仿真 ! ! ! ! ! 4纤 维素 是 天然存 在 的 # $ % ’ 纤 维素形式 !包括细 菌纤 维素 海 藻 和高等植 物细 $#建立模型 ’ ## ( 胞 中存 在 的纤 维素 4纤 维素 存 在 两