遥爪星型聚合物中的网络形成与凝胶化

我们研究了遥爪星型聚合物熔体中凝胶化和网络形成的效率，其中聚合物臂的尖端为偶极子，而其余单体不带电。我们的工作受到实验观察 [A.Kulkarni et.al, Macromolecules, {\bf 48}, 6580 (2015)] 的启发，该实验对聚(L-丙交酯)（一种生物可降解聚合物）遥爪星型聚合物的流变学研究表明，与没有遥爪臂末端的相应星型聚合物相比，其弹性特性急剧增加（高达 $2000$ 倍）。与以往的研究不同，我们避免使用有效吸引 Lennard-Jones 势或偶极势来模拟遥爪相互作用。相反，我们在星型聚合物的珠-簧模型中，在聚合物臂的尖端使用了显式的库仑正负电荷。通过我们的模拟，我们表明星臂尖端的偶极子聚集在一起形成偶极子簇。每个簇都有来自多个星型聚合物的贡献，而每个星型聚合物又对多个簇有贡献。因此，整个聚合物熔体形成了一个连通的网络。网络形成倾向随着构成偶极子的有效电荷值的降低而降低：这可以通过为星型尖端选择不同的离聚物在实验中实现。我们系统地改变了偶极子电荷的值、尖端具有偶极子的星臂比例以及臂的长度。我们在计算中选择显式电荷，这使得我们能够对凝胶化的起始做出更好的定量预测，此外我们还获得了关于偶极子簇内偶极子结构组织的定性上截然不同的结果。