无定形聚酰胺 6,6 吸湿力学特性的原子尺度建模
材料科学
2026-03-17 v1
摘要
聚酰胺 6,6（PA66）是关键工程聚合物，其独特力学性能源于强链间氢键。然而，其吸湿性使其对水分的吸收高度敏感，这显著改变其热力学行为。与传统实验方法不同，本研究利用原子尺度分子动力学（MD）模拟考察水分对 PA66 玻璃化转变温度（Tg）和黏弹响应的作用。模拟捕捉到 Tg 随水分含量的非单调变化规律。低水分浓度时，孤立水分子与酰胺基团结合，限制链运动；而超过约 2.5 wt% 时，水分子聚集破坏氢键网络，导致显著 Tg 下降。酰胺基团波动分析揭示了局部运动与宏观密度之间的主导相关性，验证了已知的温度湿度等价于密度变化。计算得到的弹性模量随温度和水分含量呈系统性软化，符合实验趋势，尽管水分对低温下的影响更为显著。观察到干燥系统和含水系统均表现出温度-时间叠加行为。该工作提供了 PA66 吸湿耦合的分子尺度信息，证明了 MD 模拟在预测聚合物宏观行为受水分诱导的相变方面的能力。
引用
@article{arxiv.2603.14569,
title = {Atomistic modeling of the hygromechanical properties of amorphous Polyamide 6,6},
author = {Karim Gadelrab and Armin Kech and Camilo Cruz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.14569},
year = {2026}
}