分析溶剂分子在聚合物材料中的扩散系数的方法技术

本发明专利技术提供：一种用于分析溶剂分子的扩散系数的模型，该模型使用与溶剂的特性相关的四个描述符号，以分析溶剂分子在聚合物材料中的扩散系数；以及通过使用所述模型分析溶剂分子相对于聚合物的扩散系数的方法。当在采用溶液法制备聚合物膜的过程中需要筛选适合于干燥工艺的溶剂时，或者当需要分析用于产品中的聚合物材料的渗透性时，根据本发明专利技术的分析溶剂分子的扩散系数的方法可以通过有效地分析溶剂分子的扩散系数来提供最佳溶剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分析溶剂分子在聚合物材料中的扩散系数的方法
本申请要求于2017年8月17日提交的韩国专利申请No.10-2017-0104326的优先权的权益，该申请的公开内容通过引用并入本说明书中。本专利技术涉及一种用于通过溶液法制备聚合物膜的用于分析残留溶剂分子在聚合物材料中的扩散系数的分析方法。
技术介绍
使用溶液法制备聚合物膜，例如，颜色转换膜，需要干燥步骤以除去溶剂，从而使聚合物膜中的残留溶剂的量最小化，以便提高聚合物膜的耐久性。为此，溶剂分子应当具有高迁移率(参见Wongetal,Polymer,2004,45,5151；Schabeletal,Chem.Eng.Sci.,2007,62,2254)。另外，用于药物和电子产品的聚合物材料需要不吸收水分、氧气、二氧化碳等。为此，必须分析聚合物膜的渗透性。聚合物膜的渗透性大大受聚合物材料的溶解性和扩散性影响(参见Luanetal,Comp.Mat.Sci.,2006,37,454)。因此，必须分析各个聚合物材料的气体扩散系数用于聚合物膜的耐久性提高，以及最终产品的透光率分析。用于分析溶剂分子的扩散系数的已知方法是通过使用磁悬浮平衡(MSB)和吸附平衡的实验来测量溶剂分子在聚合物材料中的扩散系数(参见Mamaligaetal,Chem.Eng.&Proc.,2004,43,753)。然而，这种方法需要聚合物与溶剂之间的弗洛里-赫金斯参数(Flory-Hugginsparameter)，并且难以再现实验。此外，通过使用分子动力学测量溶剂分子的扩散系数存在计算时间等的限制。因此，需要开发一种用于分析溶剂分子的扩散系数的有效模型，用于分析在聚合物膜的制备过程中溶剂的干燥性能以及聚合物膜的透气性。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种通过使用由与溶剂性能相关的描述符号分析的计算机模拟模型来分析溶剂分子在聚合物材料中的扩散系数的方法。技术方案为了实现本专利技术的目的，本专利技术提供一种用于通过使用溶液法制备聚合物膜的用于分析溶剂分子在聚合物材料中的扩散系数的方法。具体地，所述方法包括通过使用下面的等式1的扩散系数分析模型来分析溶剂分子在聚合物材料中的扩散系数：[等式1]lnDpred＝c1exp(-ME)[c2lnEV+c3lnNB+c4lnMV+c5]其中，ME、EV、NB和MV各自是与溶剂分子有相的描述符号，ME是溶剂与聚合物的混合能(kcal/摩尔)，EV是溶剂的汽化焓(kcal/摩尔)，NB是溶剂元素之间的化学键数，MV是溶剂的摩尔体积(cm3/摩尔)，c1是0至1的调节因子，它是根据实验条件调节的值，c2是-10至0的调节因子，它是与所述溶剂的EV重量相关并且根据所述聚合物材料调节的值，c3是-10至0的调节因子，它是与溶剂元素之间的NB相关并且根据所述聚合物材料调节的值，c4是-1至1的调节因子，它是与所述溶剂的MV相关并且根据所述聚合物材料调节的值，c5是-10至10的调节因子，它是相比于所述溶剂和所述聚合物之间的溶解性，对与干燥相关的性能包括汽化热和溶剂体积进行加权时使用的值，并且是根据所述聚合物材料调节的值。在一个实施方案中，由等式1的扩散系数分析模型计算出的溶剂分子的扩散系数(lnDpred)与应用NPT等温-等压系综通过分子动力学分析的溶剂分子的扩散系数(lnDmd)具有相关性，并且相关性的均方根偏差(RMSD)的值R2可以在0.6至0.99的范围内。在一个实施方案中，等式1的扩散系数分析模型可以通过如下方式得到：在通过分子动力学测量扩散系数的特定的温度和压力条件下分析各种溶剂分子在特定聚合物材料上的扩散系数(lnDmd)；以及通过使用溶剂中相关的ME、EV、NB和MV的描述符号进行多元线性回归，以便得出用于等式1的扩散系数分析模型的调节因子。根据上面的描述，所述扩散系数分析模型可以通过使用与溶剂相关的描述符号来用于预测通过分子动力学分析的扩散系数。有益效果当在采用溶液法制备聚合物时必须筛选适合于干燥工艺的溶剂时，或者当必须分析用于最终产物的聚合物材料的渗透性时，本专利技术可以通过有效地分析溶剂分子的扩散系数来提供最佳溶剂。附图说明图1示出了通过COSMO-RS理论得到的溶剂-聚合物的混合能(ME)的分析结果；图2是示出通过分子动力学分析的溶剂分子的扩散系数与通过使用等式1的扩散系数分析模型计算出的溶剂分子的扩散系数的相关性的图。具体实施方式本专利技术可以具有多种改变和实施方案，并且将参照具体的工作实施例和附图详细描述本专利技术。然而，应当理解的是，本文中提出的描述仅是用于说明的目的的优选实施例，不意在限制本专利技术的范围，因此，应当理解的是，在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，可以对其进行其它等同物和修改。同时，如果会使本专利技术的主旨不清楚，则会省略对公知功能或结构的描述。本专利技术用于分析溶剂分子的扩散系数，以便使在制备聚合物膜之后聚合物膜中的残留溶剂的量最小化，或检测聚合物膜的渗透性，并且提供一种计算机模拟模型，以通过使用与溶剂性能相关的描述符号来分析溶剂分子的扩散系数。具体地，本专利技术提供一种用于通过使用溶液法制备聚合物膜的用于分析溶剂分子在聚合物材料中的扩散系数的方法，并且适用于分析聚合物膜的渗透性。所述方法包括通过使用下面的等式1的扩散系数分析模型来分析溶剂分子在聚合物材料中的扩散系数：[等式1]lnDpred＝c1exp(-ME)[c2lnEV+c3lnNB+c4lnMV+c5]其中，ME、EV、NB和MV各自是与溶剂分子相关的描述符号，ME是溶剂与聚合物的混合能(kcal/摩尔)，EV是溶剂的汽化焓(kcal/摩尔)，NB是溶剂元素之间的化学键数，MV是溶剂的摩尔体积(cm3/摩尔)，c1是0至1的调节因子，它是根据实验条件调节的值，c2是-10至0的调节因子，它是与所述溶剂的EV重量相关并且根据所述聚合物材料调节的值，c3是-10至0的调节因子，它是与溶剂元素之间的NB相关并且根据所述聚合物材料调节的值，c4是-1至1的调节因子，它是与所述溶剂的MV相关并且根据所述聚合物材料调节的值，c5是-10至10的调节因子，它是相比于所述溶剂和所述聚合物之间的溶解性，对与干燥相关的性能包括汽化热和溶剂体积进行加权时使用的值，并且是根据所述聚合物材料调节的值。在一个实施方案中，溶剂和聚合物的ME可以通过COSMO-RS理论得到。在本专利技术中，分析溶剂分子对于聚合物材料，例如，聚合物粘合剂或聚合物树脂的扩散系数的模型可以如下得到。首先，通过作为高级计算方法的分子动力学程序分析各种溶剂，例如，如图1中所示的50种以上的溶剂在特定聚合物材料上的扩散系数。分子动力学程序在特定的温度和压力条件(例如，150℃和1atm)下使用，并且可以应用NPT等温-等压系综来分析各个溶剂的扩散系数(lnDmd)。分子动力学程序的实例可以包括FORCITE、GROMACS、LAMMPS等。对于通过分子动力学分析的溶剂的扩散系数，可以通过使用4个描述符号，即，ME、EV、NB和MV来进行多元线性回归，以便得出用于等式1的扩散系数分析模型的调整因子，并且可以由这种分析模型计算溶剂的扩散系数(lnDpred)。然后，即使不采用分子动力学分析，也可以通过使用等式1的扩散系数分析模型，使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分析溶剂分子在用于使用溶液法制备聚合物膜的聚合物材料中的扩散系数的方法，包括通过使用下面的等式1的扩散系数分析模型来分析所述溶剂分子在所述聚合物材料中的扩散系数：[等式1]lnDpred＝c1exp(‑ME)[c2lnEV+c3lnNB+c4lnMV+c5]其中，ME、EV、NB和MV各自是与所述溶剂分子相关的描述符号，ME是所述溶剂与所述聚合物的混合能(kcal/摩尔)，EV是所述溶剂的汽化焓(kcal/摩尔)，NB是溶剂元素之间的化学键数，MV是所述溶剂的摩尔体积(cm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.08.17 KR 10-2017-01043261.一种用于分析溶剂分子在用于使用溶液法制备聚合物膜的聚合物材料中的扩散系数的方法，包括通过使用下面的等式1的扩散系数分析模型来分析所述溶剂分子在所述聚合物材料中的扩散系数：[等式1]lnDpred＝c1exp(-ME)[c2lnEV+c3lnNB+c4lnMV+c5]其中，ME、EV、NB和MV各自是与所述溶剂分子相关的描述符号，ME是所述溶剂与所述聚合物的混合能(kcal/摩尔)，EV是所述溶剂的汽化焓(kcal/摩尔)，NB是溶剂元素之间的化学键数，MV是所述溶剂的摩尔体积(cm3/摩尔)，c1是0至1的调节因子，它是根据实验条件调节的值，c2是-10至0的调节因子，它是与所述溶剂的EV重量相关并且根据所述聚合物材料调节的值，c3是-10至0的调节因子，它是与溶剂元素之间的NB相关并且根据所述聚合物材料调节的值，c4是-1至1的调节因子，它是与所述溶剂的MV相关并且根据所述聚合物材料调节的值，c5是-10至10的调节因子，它是相比于所述溶剂和所述聚合物之间的溶解性，对与干燥相关的性能包括汽化热和溶剂体积进行加权时使用的值，并且是根据所述聚合物材料调节的值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述等式1的扩散系数分析模型计算出的所述溶剂分子的扩散系数(lnDpred)与应用NPT等温-等压系综通过分子动力学分析的所述溶剂分子的扩散系数(lnDmd)具有相关性，并且相关性的均方根偏差(RMSD)的值R2在0.6至0.99的范围内。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述等式1的扩散系数分析模型通过如下方式得到：在通过分子动力学测量扩散系数的温度和压力条件下分析各种溶剂分子在聚合物材料上的扩散系数(lnDmd)；以及通过使用与所述溶剂相关的ME、EV、NB和MV的描述符号进行多元线性回归，以得出用于所述等式1的扩散系数分析模型的所述调节因子。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述溶剂选自二甲苯、丙酮、氯仿、甲基乙基酮(MEK)、甲基异丁基酮(MI...

【专利技术属性】
技术研发人员：金昇昰，权仁惠，金敬勋，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR