用于粘土-聚合物纳米复合材料的 Martini 粗粒化模型

我们依据 MARTINI 力场开发了一种聚合物-粘土系统的粗粒化（CG）模型，该系统以有机改性蒙脱土纳米粘土作为纳米颗粒。我们利用粘土颗粒的力学性质和解理自由能分别参数化了有机改性蒙脱土（oMMT）粘土颗粒的成键和非成键相互作用参数，其中层间 Na+ 离子被四甲基铵（TMA）离子取代。力学性质由应力-应变曲线的斜率确定，解理自由能则通过允许对应于缓慢平衡解理过程的完全表面重构来确定。oMMT 解理能的离散和极性贡献分别用于确定 CG oMMT 薄片的合适 MARTINI 珠类型。通过将全原子模拟中获得的选定结构、热力学和动力学性质的估计值与粗粒化模拟中获得的结果进行比较，验证了所开发的 TMA-MMT-聚合物系统 MARTINIFF 参数的自洽性。我们确定了粘土颗粒在两种温度下对三种聚合物熔体（聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯）性质的影响，以确立所开发参数的可迁移性。我们还表明，粘土-聚合物相互作用对该纳米复合材料系统中结构-性质关系的影响可由 Rosenfeld 过剩熵标度很好地捕捉。