不同链密度下星形聚合物网络断裂的幽灵链仿真

尽管已有多种尝试，但聚合物网络的断裂与结构之间的关系尚未阐明。针对此问题，近期研究 [Macromolecules, 56, 9359 (2023)] 表明，对于各种节点功能性和转化率的聚合物网络，其断裂特征若 plotted against cycle rank (循环秩) 可绘制出主曲线。在本研究中，我们扩展了仿真，考察了 prepolymer 浓度对循环秩与断裂特征之间关系的影响，浓度范围为 1<c/c^*<8，其中 c^* 为重叠浓度。我们通过 Brownian 动力学仿真，在 varying the number of branching arms f 从 1 到 8，conversion ratio $\phi_c$ 从 0.6 到 0.95 的情况下，从星形分支幽灵珠-弹簧链的溶液中创建网络，通过 end-linking 反应连接不同链。对于得到的网络，循环秩 $\xi$ 与均匀场理论一致。对所得网络进行单向拉伸，直到能量最小化断裂，以获得弹性模量 G、断裂应变 ${\epsilon}_b$、断裂应力 ${\sigma}_b$ 和断裂能量 $W_b$。在 branch point density $\sigma_{br}$ 条件下，G/$\sigma_{br}$、${\epsilon}_b$、${\sigma}_b$/$\sigma_{br}$ 和 $W_b$/$\sigma_{br}$ 的数据在 various f 和 $\phi_c$ 下若 plotted against $\xi$，可绘制出主曲线。这些主曲线随 c 而变化；随着 c 增加，所有力学特性单调增加。如果将 ${\sigma}_b$/$\sigma_{br}$ 和 $W_b$/$\sigma_{br}$ plotted against G/$\sigma_{br}$，various f 和 $\phi_c$ 的数据将绘制出主曲线，但取决于 c。因此，所检查的能量最小化幽灵链网络的断裂特性不能仅由弹性模量来描述。