一种可降解高分子材料降解过程的建模与仿真方法技术

本发明专利技术提供一种可降解高分子材料降解过程的建模与仿真方法，建立微观、介观和宏观三个不同尺度相耦合的建模方法模拟可降解高分子材料的降解过程。所述方法包括：S1，将宏观上的高分子材料离散为介观的元胞，其中，每个元胞内包括至少一条高分子链；S2，在所述元胞上模拟微观高分子链降解反应使得元胞中的高分子链断裂、结晶，并将高分子链断裂、结晶结果耦合到对应的元胞上，改变对应元胞的状态和链数；S3，在宏观上模拟所述对应元胞中低聚体的扩散及所述对应元胞中小分子的溶解，并更新所述对应元胞的链数及分子量；S4，返回S2，进入下一轮迭代继续模拟微观高分子链降解反应直至满足预设的终止条件。本发明专利技术适用于可降解高分子材料技术领域。

【技术实现步骤摘要】
201610204070

【技术保护点】
一种可降解高分子材料降解过程的建模与仿真方法，其特征在于，包括：S1，将宏观上的高分子材料离散为介观的元胞，其中，每个元胞内包括至少一条高分子链；S2，在所述元胞上模拟微观高分子链降解反应使得元胞中的高分子链断裂、结晶，并将所述高分子链断裂、结晶结果耦合到对应的元胞上，改变对应元胞的状态和链数；S3，在宏观上模拟所述对应元胞中低聚体的扩散及所述对应元胞中小分子的溶解，并更新所述对应元胞的链数及分子量；S4，返回S2，进入下一轮迭代继续模拟微观高分子链降解反应直至满足预设的终止条件。

【技术特征摘要】
1.一种可降解高分子材料降解过程的建模与仿真方法，其特征在于，包括：S1，将宏观上的高分子材料离散为介观的元胞，其中，每个元胞内包括至少一条高分子链；S2，在所述元胞上模拟微观高分子链降解反应使得元胞中的高分子链断裂、结晶，并将所述高分子链断裂、结晶结果耦合到对应的元胞上，改变对应元胞的状态和链数；S3，在宏观上模拟所述对应元胞中低聚体的扩散及所述对应元胞中小分子的溶解，并更新所述对应元胞的链数及分子量；S4，返回S2，进入下一轮迭代继续模拟微观高分子链降解反应直至满足预设的终止条件。2.根据权利要求1所述的可降解高分子材料降解过程的建模与仿真方法，其特征在于，所述在所述元胞上模拟微观高分子链降解反应使得元胞中的高分子链断裂，并将所述高分子链断裂结果耦合到对应的元胞上，改变对应元胞的状态和链数之前，包括：采用蒙特卡洛方法，通过随机数r1和r2随机获取下一个所述微观高分子链降解反应的时刻△t及参加所述下一个微观高分子链降解反应的高分子链μ：Δt=1Σv=1Mαvln(1r1)]]>Σv=1μ-1αv<r2Σv=1Mαv≤Σv=1μαv]]>式中，r1、r2属于(0,1]，中αv＝πvXvXw，πv表示参加第v个微观高分子链降解反应的速率常数，Xv表示参加第v个微观高分子链降解反应的高分子聚合物的分子数，Xw表示水量，M表示高分子材料中高分子链的最大数目；将获取的参加下一个所述微观高分子链降解反应的所述高分子链映射到对应的元胞；其中，所述在所述元胞上模拟微观高分子链降解反应使得元胞中的高分子链断裂，并将所述高分子链断裂结果耦合到对应的元胞上，改变对应元胞的状态和链数之前，还包括：判断所述对应的元胞及其邻居元胞中是否存在低聚体；若不存在低聚体，则参加所述微观高分子链降解反应的高分子链μ的断裂方式为末端断裂；若存在低聚体，则参加所述微观高分子链降解反应的高分子链μ的断裂方式为随机断裂；其中，所述低聚体为高分子链断裂产生的聚合度小于第一预定阈值的短链。3.根据权利要求2所述的可降解高分子材料降解过程的建模与仿真方法，其特征在于，所述元胞的状态包括：无定型状态、链断裂状态、孔洞状态或结晶状态；所述在所述元胞上模拟微观高分子链降解反应使得元胞中的高分子链断裂，并将所述高分子链断裂结果耦合到对应的元胞上，改变对应元胞的状态和链数，包括：在所述对应的元胞上模拟微观高分子链降解反应使得所述对应的元胞中的高分子链μ断裂，并记录所述微观高分子链降解反应产生的所述对应元胞中的链数变化，并将所述链数变化的信息耦合到介观的元胞上，更新元胞的状态和链数，其中，所述链数包括：高分子链...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桃红，高晓浩，周绍楠，杨智勇，张德政，谢永红，孙义，阿孜古丽，吴鑫泉，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11