[发明专利]一种聚合反应动力学过程的蒙托卡罗分子模拟研究方法

权利要求书

1.一种聚合反应动力学过程的蒙托卡罗分子模拟研究方法，其特征在于：

所述方法包括如下步骤：

(1)设定待模拟的聚合反应体系所有的基元反应和工艺过程，根据实验数据和经验设置模拟体系的引发剂、单体浓度，各种基元反应的类型和反应速率；

(2)根据聚合反应条件建立研究模型，确定模拟体系的尺寸、引发剂和单体的粒子数、调控各基元反应的反应概率，设置引发剂和单体的加料方式、加料速率等具体模拟参数；设置体系中不同组分单元之间的相互作用力数值、蒙托卡罗判据阈值，计算体系组分单元全局平均浓度势，确立非键作用能方程中各参量的数值；

(3)聚合反应的模拟步骤是：

(a)根据(2)中设置的体系参数，给模拟体系的各个参量赋值，在确定尺寸的模拟体系中，均匀排列粗粒化的引发剂和单体粒子；

(b)体系组分单元全局分散状态判断：计算体系中局部浓度势与全局平均浓度势差如果局域-全局浓度势差高于某个阈值，进行运动尝试，直至局域-全局浓度势差满足体系组分均匀分布状态要求，即体系全局分散状态符合模拟体系要求，才可以进行聚合反应；

(c)运动和反应判断：通过随机数发生器，随机选择一个运动单元(引发剂、单体粒子或分子链上某个链节单元)和运动方向，判断运动方向和距离上是否有空格或粗粒化的体系粒子，如果有空格，则进行运动尝试；如果为粗粒化的体系粒子则进行如(e)所述的聚合反应判断；

(d)运动尝试：根据运动和反应判断结果，计算运动前后的体系能量差以一个随机数进行蒙托卡罗能量判断；如果随机数大于蒙托卡罗能量阈值，体系不进行运动；如果随机数小于蒙托卡罗能量阈值，体系发生运动，选择的运动单元与空格交换位置；

(e)聚合反应判断：如果选择的两种粒子具有反应可能，如一种为自由基另一为单体，则发生相应的聚合反应(f)；如果两种粒子均为无反应活性的粒子(未裂解的引发剂，分子链中的链节单元，发生终止反应的链端)则不能进行聚合反应；

(f)聚合反应：两种可反应的组分单元在成键距离内，以反应概率进行判断是否可以发生反应；如反应概率允许，将两种粒子连接成链，聚合反应活性转移到链末端或者消失(两种链自由基的终止反应)；如反应概率不允许，则不进行聚合反应；

(4)模拟结果统计方法：利用指针数组记录运动单元(引发剂、单体粒子或分子链上某个链节单元)和分子链的信息，经过一定次数的聚合反应后，统计体系中残余单体的数目，计算单体转化率；统计分子链的数目、每条分子链的链节单元数，计算分子量和分子量分布。

2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：步骤(3)中(b)引入局部-全局浓度势差以体系组分单元全局分散状态调控体系运动和反应。

3.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：步骤(3)中(d)体系运动过程中相互作用能以成键能和非键能两部分组合