[解析事例] 熱硬化性樹脂の架橋構造
- 全原子MD
- 力学・粘性・粘弾性
- マテリアルサイエンス
粗視化MDを用いた熱硬化性樹脂の架橋構造の生成
目的と手法
分子動力学法を用いて熱硬化性樹脂の架橋構造を扱う場合、簡易的な化学反応モデルを適用して複雑な三次元ネットワーク構造を構築していくことが考えられますが、反応過程に伴い分子量が次第に大きるため、系全体の構造が緩和するのに長時間計算が必要となります。そこで、粗視化分子動力学法を用いて、反応過程による架橋構造を生成し、十分に緩和した状態を得た後に全原子モデルにリバースマッピングする手法が報告されています[1]。
リバースマッピングするための粗視化モデルを作成するためには、分子の化学的性質を反映したポテンシャルパラメータを求める必要があります。ここではJ-OCTAのCOGNACモデラーを用いてエポキシモノマーと硬化剤の反応前及び反応後の粗視化ポテンシャルを決定し、粗視化分子動力学法を用いて反応計算を実施し、エポキシ樹脂の架橋構造を作成しました（図1）。
図1. 粗視化モデルによるエポキシ樹脂の架橋
(左)反応途中の1分子を表示、(右)反応が進行し、全モノマーが１分子となった状態
解析結果
図2のように、反応前のモノマーと硬化剤の混合系の密度は0.91[g/cm3]ですが、反応後には1.28[g/cm3]と大きくなることなどが確認できました。
図2. 架橋による密度の上昇
- ●参考文献
- [1] P. V. Komarov, C.Yu-Tsung, C. Shih-Ming, P. G. Khalatur and P. Reineker, Macromolecules, 40, 8104, (2007)
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