基于MS对界面聚合分子动力学模拟：哌嗪 /芳酰胺纤维

关键词：

Materials Studio，分子动力学模拟，均方位移，界面聚合

通过界面聚合制备纳滤膜的方法广泛应用与膜分离技术领域。该篇工作通过研究PIP单体在水中和PIP在PPTA水和中扩散的分子动力学模拟。首先构建了含PIP单体的水模拟盒子，在此基础上构建了PIP单体的PPTA-水凝胶模拟盒子，通过MSD曲线分析PPI纯水体系和PPI-水凝胶体系中迁移速率。

DOI: 10.1039/c9ta12984g

以下内容分步骤对文献模拟过程进行分析：

1、建立基础模型

构建PIP、PPTA、H2O分子模型，如图1所示。

图1 不同物质的分子结构模型

2、构建Amorphous cell模型

利用Materials Studio (MS)中的Amorphous cell模块，在COMMPASSII力场条件下构建两个模型：（1）模型包含10个PIP分子和320个水分子；（2）10个PIP分子、40个TBP分子、1个含2重复单元PPTA。

（a） （b）

图1 两个模型（a：PPI）（b：PPI-PPTA）

（a）（b）（c）

图2 两个模型的AC参数（a：PPI）（b：PPI-PPTA）（c：模型参数）

2、模型结构优化

使用Forcite 模块对上述混合有机相模型分别进行结构优化，使其达到最佳的模型结构和稳定的能量体系。模型参数如图3所示。收敛和能量数据如图5所示。

图3两个模型的Forcite 模型参数

（a）

（b）

图4 模型的收敛以及能量数据（a：PPI）（b：PPI-PPTA）

3、动力学优化

对上述结构优化后的模型继续进行动力学优化。

1. NVT模式下100ps。

动力学参数如图5所示，动力学计算结果如图6所示。

图5 动力学优化参数

（a）

图6 计算平衡后的能量和温度数据（a：PPI）（b：PPI-PPTA）

2.NPT模式下100ps

动力学参数如图7所示，动力学计算结果如图8所示。

图7 动力学优化参数

（a）

图8 计算平衡后的能量和密度数据（a：PPI）（b：PPI-PPTA）

3. NVT模式下100ps。

动力学参数如图9所示，动力学计算结果如图10所示。

图9 动力学优化参数

（a）

（b）

图10 计算平衡后的能量和温度数据（a：PPI）（b：PPI-PPTA）

4、均方位移（MSD）计算

对上述优化后的模型进行MSD计算。模型及设置面板如下图11所示。结果数据如图12所示。

（a）

（b）

图8 优化后模型及MSD参数（a：PPI）（b：PPI-PPTA（PPI-2））

图9 MSD结果（a：PPI）（b：PPI-PPTA（PPI-2））