高聚物等温结晶动力学参数的预测方法

摘要

本发明涉及一种高聚物等温结晶动力学参数的预测方法，包括下述步骤：a.在Kim S P和Kim S C关于等温结晶的模型的基础上，采用Monte carlo方法和元胞自动机相结合的方法推导出高聚物的等温结晶过程的模拟计算步骤；b.根据样品获得密度、绝对结晶度X_c、初始结晶线性速率G(0)和初始晶核数目；c.将b步骤中所得参数代入高聚物的等温结晶过程模拟计算步骤中，即可预测得该高聚物在设定温度下等温结晶的动力学结晶参数，d.可以利用计算机编程来提高模拟计算步骤的计算效率。本发明具有成本低、数据处理方便、直观、灵活，有利于计算机在化学研究领域的实际应用等优点。

主权项

1、一种高聚物等温结晶动力学参数的预测方法，其特征在于：包括下述计算步骤：(1)设定20×20×20个格子的立方体，其边长为10μm；(2)对格子进行编号，设定格子的中心点坐标为(XL，YL，ZL)[L＝1，2，...，8000]，然后从左到右，从外到内和从下到上的顺序将每个格子编入数组；(3)采用Monte-carlo方法在立方体空间上随机地取N个格子的中心点作为初始点，其中心点坐标为(Xn，Yn，Zn)[n＝1，2，...，N]，计算出这些格子间的距离$d_k(k=1,2,...,\frac{N(N+1)}{2});$ (4)按${\alpha }_i=\frac{{r_i}^3}{\stackrel{-3}{r}}=\frac{[\underset{j=1}{\overset{i}{\Sigma }}G\left(0\right){(1-{\alpha }_j)}^m\mathrm{\Delta \tau }{]}^3}{\stackrel{-3}{r}}(i=1,2,...;j=1,2,...)$ 公式通过迭代法计算每前进一个时间步长Δτ的相对结晶度α，或当每两个的距离d≤2r，按公式${\alpha }_i=\frac{{{\mathrm{Nr}}_i}^3-\frac{1}{\psi }\underset{j=1}{\overset{k}{\Sigma }}\frac{{r_i}^3{\cos }^{-1}\frac{d_j}{{2r}_i}}{90}-\frac{d_j}{4}({r_i}^2-\frac{{d_j}^2}{4})}{\stackrel{-3}{\mathrm{Nr}}}$ 通过迭代法算出每前进Δτ的相对结晶度α，直到α＝1；(5)用Avrami的变形公式lg[-ln(1-α)]＝lgK+nlgt求出结晶速率常数K，并按式$m=\frac{1g\left(\frac{-1n(1-\mathrm{\alpha i})}{\mathrm{K\Delta \iota }}\right)}{1g\underset{i=1}{\overset{t/\mathrm{\Delta \tau }}{\Pi }}\left(\frac{2-\mathrm{\alpha i}-\mathrm{\alpha i}-1}{2}\right)}$ 算出m1；(6)若|m1-m0|＞0.1，则将m1的值赋予m0，重复步骤(4)和(5)，直至|m1-m0|≤0.1，转到(7)；(7)选用m1，重复步骤(4)，每计算出一个时间步长的r后，在立方体空间随机产生M个点，坐标为(Xm，Ym，Zm)[m＝1，2，...，M]，若(X-XN)2+(Y-YN)2+(Z-ZN)2≤r2，则产生的点落入球晶内，用蓝色显示，否则用背景色表示；(8)由高聚物样品获得绝对结晶度Xc、初始结晶线性速率G(0)、密度ρ和初始晶核数目N这4个参数计算出高聚物等温结晶动力学参数。