JP6593050B2 - 高分子材料のシミュレーション方法 - Google Patents
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Description
ここで、各変数は次のとおりである。
ρ:各高分子材料の密度
ρ∞:第1密度
K:比例定数
Mn:各分子鎖モデルの分子量
ここで、各変数は次のとおりである。
Me:高分子材料のからみ合い点間分子量
ρ∞:第1密度
p:分子鎖の充填長さ
ここで、各変数は次のとおりである。
p:分子鎖の充填長さ
M:分子鎖モデルの分子量
ρ:高分子材料の密度
<R2>:分子鎖モデルの末端間距離の二乗平均
N_A:アボガドロ定数
本実施形態の高分子材料のシミュレーション方法(以下、単に「シミュレーション方法」ということがある)は、高分子材料の重合度依存性の少ない密度を推定するための方法である。本明細書において、分子量は、ポリマーを構成する分子鎖1本あたりの平均分子量を示すための数平均分子量を示すものとする。
ここで、各定数及び変数は、次のとおりである。
r:結合長
r0:平衡長
k1、k2:ばね定数
θ:結合角
θ0:平衡角度
k3:二面角ポテンシャルの強度
N−1:二面角ポテンシャル多項式の次数
φ:二面角
An:二面角定数
なお、結合長r及び平衡長r0は、各粒子モデル3の中心(図示省略)間の距離として定義される。
ここで、各定数及び変数は、Lennard-Jones ポテンシャルのパラメータであり、次のとおりである。
rij:粒子モデル間の距離
rc:カットオフ距離
ε:粒子モデル間に定義されるLJポテンシャルの強度
σ:粒子モデルの直径に相当
なお、距離rij及びカットオフ距離rcは、各粒子モデル3、3の中心3c、3c(図4に示す)間の距離として定義される。
第1重合度(第1分子量Mn1)<第2重合度(第2分子量Mn2)<第3重合度(第3分子量Mn3)
ここで、各変数は次のとおりである。
ρ:各高分子材料の密度
ρ∞:第1密度
K:比例定数
Mn:各分子鎖モデルの分子量
ここで、各変数は次のとおりである。
Me:高分子材料のからみ合い点間分子量
ρ:高分子材料の密度
p :分子鎖の充填長さ
ここで、各変数は次のとおりである。
Me:高分子材料のからみ合い点間分子量
ρ∞:第1密度
p :分子鎖の充填長さ
ここで、各変数は次のとおりである。
p:分子鎖の充填長さ
M:分子鎖モデルの分子量
ρ:高分子材料の密度
<R2>:分子鎖モデルの末端間距離の二乗平均
N_A:アボガドロ定数
日本ゼオン(株)が公表している仕様によれば、スチレンブタジエンゴム(Nipol 1739)の密度ρは、0.98g/cm3である。
変形シミュレーションソフト:ソフトマテリアル総合シミュレーター(J−OCTA)に含まれるCOGNAC
絶対温度:300K
分子鎖モデルの個数:各10本
重合度がそれぞれ異なる複数の分子鎖モデル:
分子鎖モデルA:
重合度:3、密度ρ:0.862g/cm3
分子鎖モデルB:
重合度:6、密度ρ:0.921g/cm3
分子鎖モデルC:
重合度:10、密度ρ:0.945g/cm3
分子鎖モデルD:
重合度:15、密度ρ:0.955g/cm3
SBRの重合度依存性の少ない密度ρ∞:0.980g/cm3
文献(James E. Mark著、「Physical Properties of Polymers Handbook」、(米国)、第二版、Springer社、2007年、p447−454)によれば、SBRのからみ合い点間分子量Meが、2900g/molであることが示されている。
実施例2:2900g/mol
比較例2:
分子鎖モデルA:
重合度:3
分子量:164
末端間距離の二乗平均<R2>:126A2
からみ合い点間分子量Me:3800g/mol
分子鎖モデルB:
重合度:6
分子量:327
末端間距離の二乗平均<R2>:310A2
からみ合い点間分子量Me:1700g/mol
分子鎖モデルC:
重合度:10
分子量:543
末端間距離の二乗平均<R2>:500A2
からみ合い点間分子量Me:1800g/mol
分子鎖モデルD:
重合度:15
分子量:813
末端間距離の二乗平均<R2>:770A2
からみ合い点間分子量Me:1600g/mol
S2 重合度毎に高分子材料の密度を求める工程
S3 高分子材料の第1密度を計算する工程
S4 高分子材料の重合度依存性の少ない密度として推定する工程
Claims (5)
- 高分子材料の重合度依存性の少ない密度を推定するための方法であって、
前記高分子材料について、重合度が異なる複数の分子動力学計算用の分子鎖モデルを、コンピュータに定義する工程と、
前記コンピュータが、各分子鎖モデルを同じ温度条件下でそれぞれ分子動力学計算を行ない、前記重合度毎に前記高分子材料の密度を求める工程と、
前記コンピュータが、前記重合度毎の密度の変化に基づいて、分子量が無限大と仮定された前記高分子材料の第1密度を計算する工程と、
前記コンピュータが、前記第1密度を、前記高分子材料の重合度依存性の少ない密度として推定する工程とを含む高分子材料のシミュレーション方法。 - 前記第1密度は、下記式(1)に基づいて計算される請求項1記載の高分子材料のシミュレーション方法。
ここで、各変数は次のとおりである。
ρ:各高分子材料の密度
ρ∞:第1密度
K:比例定数
Mn:各分子鎖モデルの分子量 - 前記コンピュータが、前記各分子鎖モデルから少なくとも一つの分子鎖モデルを選択する工程、
前記コンピュータが、選択された前記分子鎖モデルについて、前記分子動力学計算で計算された物理量から、前記分子鎖の充填長さを求める工程、及び
前記コンピュータが、前記分子鎖の充填長さと、前記高分子材料の重合度依存性の少ない密度とに基づいて、前記高分子材料のからみ合い点間分子量を計算する工程をさらに含む請求項1又は2のいずれかに記載の高分子材料のシミュレーション方法。 - 前記高分子材料のからみ合い点間分子量は、下記式(2)に基づいて計算される請求項3記載の高分子材料のシミュレーション方法。
ここで、各変数は次のとおりである。
Me:高分子材料のからみ合い点間分子量
ρ∞:第1密度
p:分子鎖の充填長さ - 前記分子鎖の充填長さは、下記式(3)に基づいて計算される請求項3又は4に記載の高分子材料のシミュレーション方法。
ここで、各変数は次のとおりである。
p:分子鎖の充填長さ
M:分子鎖モデルの分子量
ρ:高分子材料の密度
<R2>:分子鎖モデルの末端間距離の二乗平均
N_A:アボガドロ定数
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