Multiscale Simulation on Product Distribution from Pyrolysis of Styrene-Butadiene Rubber

Abstract

• 研究内容：
  • DFT和ReaxFF分子动力学模拟研究不同温度和压力下的甲苯丁二烯热解过程
• 研究思路：
  • 二聚物和互聚物的断裂键能用DFT计算
  • MD方法计算热解产物分布，断链后的分子片段
• 主要结论：
  • 双键旁的单键拥有最小的结合能，最容易断裂；
  • 因此互聚物比二聚物更容易断裂，并导致650K下单体形成
  • 随着温度升高，二聚物进一步断裂，大分子片段进一步降解成小分子
  • 压力强烈影响产物分布，高压会提高二次反应

M&M

• DFT计算

  • 使用软件：Gaussian09
  • 基组选择：def2-TZVP
  • 分子模型构建：16个三聚物用四种的方式连接，在MS软件中进行构建

• MD计算

  • 模型构建：MS， 构建条件UFF
  • 模拟条件：1500,2000,2500,3000,3500K在正则系综
  • 模拟软件：Lammps

R&D

3.1 键解离能（BDE）分析

• Table 1 研究了不同连接方式下，各个碳碳键解离能
  

3.3 苯乙烯-丁二烯热解产物分布

3.4 初始密度对热解产物分布影响

• 研究内容： 三种不同密度下的热解产物
  
• 压力增加，反应平衡向体积更小的方向移动，断裂和重新结合同时发生，说明压力减少可以降低二次反应的发生

Insight

• 先根据DFT计算算出最可能断键部位，探索分子连接方式可能的影响
• MD模拟探索高聚物产物，温度和压力的影响