Estudio por simulación de la compatibilidad de mezclas de polímeros

Resumen

En esta Tesis, hemos explorado diversos métodos numéricos para predecir la miscibilidad de varias mezclas comunes de polímeros. En concreto, se han estudiado cuatro mezclas, cuyas propiedades han sido ampliamente estudiadas en la literatura: poliestireno/poli(vinilmetiléter), poliestireno/poli(metilmetracrilato), poliestireno/(1,4-cis)/poliisopreno, y polioxietileno/poli(metacrilato de metilo). Para todas estas mezclas, existen datos bibliográficos del parámetro de Flory-Huggins obtenidos a partir de experimentos de dispersión de dispersión de neutrones. La mayoría de nuestros cálculos han hecho uso de diferentes módulos del paquete de software "Materials Studio". Mediante su uso, hemos podido construir representaciones realistas de las cadenas e insertarlas en cajas de simulación para llevar a cabo simulaciones de dinámica molecular de los sistemas estudiados. Por otra parte, el módulo "Blends" de este programa ofrece la posibilidad de realizar una evaluación directa de para diferentes mezclas tipo A-B, basada en el cálculo de la energía de interacción entre una cadena corta o segmento de un tipo determinado , y un cierto número de cadenas del otro tipo , con la que puede superponerse, realizando un promedio de orientación de estas configuraciones. Además de este método, también hemos considerado la evaluación de mediante un balance de la interacción binaria entre los diferentes tipos de cadenas cortas , y , promediados sobre orientaciones y conformaciones distintas. Los pares de conformaciones se extraen de una caja equilibrada de simulación molecular de dinámica molecular, MD, del sistema correspondiente (componentes puros o mezclas) utilizando el módulo "Discover" del mencionado paquete. Las interacciones con otras cadenas se incorporan mediante un tratamiento de campo medio, modificando en forma adecuada los potenciales de largo alcance. Por otra parte, hemos seguido también otro enfoque basado en la evaluación de funciones de dispersión, obtenidas a partir de los resultados correspondientes a cajas de simulación de dinámica molecular correspondientes a mezclas de cadenas cortas a densidades algo menores que las reales. Estos datos de simulación se comparan con la predicción del método de la aproximación de la fase aleatoria para las mismas funciones. Este último método es que nos ha permitido obtener los resultados numéricos más próximos a los datos experimentales.