纳米二氧化硅颗粒改性环氧树脂力学性能的分子模拟研究

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1、本科毕业设计（论文）题目：纳米二氧化硅颗粒改性环氧树脂力学性能的分子模拟研究学生姓名：刘晓龙学号：10132318专业班级：材料物理10-3班指导教师：胡松青2014年6月1日中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）纳米二氧化硅颗粒改性环氧树脂力学性能的分子模拟研究摘要采用分子动力学（MD）方法研究了不同粒径大小的纳米二氧化硅（SiO2）颗粒对热固性环氧基复合材料力学性能的影响。本文构建了包含有球形SiO2颗粒、双酚A型环氧树脂（DGEBA）和异氟尔酮二胺（IPD）的纳米复合材料单元晶胞体系。利用MS软件计算得到纳米

2、复合材料的力学性能，发现力学性能随着颗粒粒径的减小而增大。采用分子动力学方法考察了复合材料的非匀质的性质，通过径向分布函数（RDF）和径向密度分布函数（RDDF），得到复合材料的结构模型。进一步考察界面相性质，通过计算界面相与纳米颗粒之间的相互作用能密度和氢键密度，发现相互作用能密度绝对值和氢键密度随颗粒粒径的减小而增大，随交联率的增大而减小，这是由于小粒径纳米颗粒具有较大的比表面积，纳米颗粒对环氧树脂的吸附能力越强，交联率的增大阻碍了树脂分子的移动，使得纳米颗粒对树脂分子的吸附能力降低。利用分子动力学模拟的结果与实

3、验结果相吻合。关键词：环氧树脂；纳米二氧化硅；力学性能；分子模拟中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）Mechanicalpropertiesinvestigationsofnano-silica/epoxycompositesbymoleculardynamicssimulationAbstractThemoleculardynamicssimulationmethodwasemployedtostudythedifferentparticlesizeofsilicananoparticles(SiO2)fort

4、hermosettingepoxymatrixcompositematerialsmechanicsperformanceinfluence.ThisarticleconstructedthemodelwithsphericalSiO2particles,diglycidyletherbisphenolA(DGEBA)andisophoronediamine(IPD)nanocomposite.UsedMaterialsStudiosoftwaretocalculatethemechanicalpropertieso

5、funitcell,wecouldfoundthatthemechanicalpropertieswiththedecreaseoftheparticlesizeincreases.Moleculardynamicsmethodisusedtoinvestigatethenonhomogeneouspropertiesofcompositematerials,throughtheradialdistributionfunction(RDF)andtheradialdensitydistributionfunction

6、(RDDF),gotthestructuremodelofcompositematerial.Furthermore,calculatedtheinteractionenergydensity、hydrogenbondingdensitybetweennanoparticlesandinterface，foundthatthecalculationincreaseswiththedecreaseoftheparticlesizeanddensity,anddecreaseswithincreasingtherateo

7、fcrosslinking,thisisduetothesmallparticlesizeofnanoparticleswithlargerspecificsurfacearea,nanoparticlesonthestrengthofepoxyresinadsorptionability,theincreaseofcrosslinkingratehinderstheresinmoleculesmove,thenanoparticlestotheresinmolecularadsorptionabilitytored

8、uce.Usingmoleculardynamicssimulationresultsandexperimentalresultsareidenticalwitheachother.Keywords：Epoxyresin；nano-silica；mechanicalproperties；molecularsimulation中国石油大学（华东）