活性化エネルギーを用いたモンテカルロ判定によるエポキシ樹脂の架橋反応

エポキシ樹脂の架橋反応を対象に、活性化エネルギーに基づくモンテカルロ法を用いて反応判定を行いました。主剤DGEBAと硬化剤44DDSを用い、VSOPを用いた全原子分子動力学（Full-Atomistic MD）計算により架橋構造を作成しました。反応後の構造に対して伸長計算を行い、ヤング率を評価した結果、実験値と良好に一致する値が得られました。

解析・利用例のポイント

MDによる架橋構造の作成と物性評価
第一原理による活性化エネルギーの評価に基づく
実験と良好な一致

MDによる架橋構造の作成と物性評価

SIESTAによるDFT計算を用いて、反応部位の活性化エネルギーを取得する様子が示されています。反応の発生は、反応距離と活性化エネルギーに基づくモンテカルロ法で判定されます。

反応の様子（SIESTA）

第一原理による活性化エネルギーの評価に基づく

SIESTAによるDFT計算で得られた反応時の結合長の変化に対するエネルギーが示されています。これにより、活性化エネルギーを評価し反応MDのためのパラメータとして用いることができます。

DFT計算（SIESTA）で得られた活性化エネルギー

複雑な３次元構造のモデリング

VSOPによる反応計算の様子が示されています。MD計算のステップが進むと架橋反応が起こり３次元的なネットワーク構造を持つ樹脂構造のモデルが構築されます。

反応計算の様子（VSOP）

参考文献

Tomonaga Okabe, Tomohiro Takehara, Keisuke Inose, Noriyuki Hirano, Masaaki Nishikawa, Takuya Uehara, "Curing reaction of epoxy resin composed of mixed base resin and curing agent: Experiments and molecular simulation", Polymer 54 (2013) 4660-4668.
V. Sundararaghavan, A. Kumar, International Journal of Plasticity, 47, 111 (2013)

解析内容の詳細

活性化エネルギーを用いたモンテカルロ判定によるエポキシ樹脂の架橋反応

MDによる架橋構造の作成と物性評価

第一原理による活性化エネルギーの評価に基づく

複雑な３次元構造のモデリング

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