[发明专利]一种聚氨酯树脂玻璃化温度的高通量计算分析方法

权利要求书

1.一种聚氨酯树脂玻璃化温度的高通量计算分析方法，包括以下步骤：

步骤1、采用Materials Studio软件搭建聚氨酯表面晶胞模型；

1.1、采用Materials Studio的3D Atomistic组件建立羟基组分与异氰酸酯组分的摩尔比为1:1的聚氨酯分子链；

1.2、采用Materials Studio中的Amorphous Cell模块进行聚氨酯表面模型的构建；其中密度：1.05，精度：Ultra-fine，力场选择Dreiding，电荷配置选择Change usingGasteiger，结构优化算法选择Conjugate gradient，能量收敛标准选择0.00002，力场收敛标准选择0.001，不选择优化晶胞，选取5条聚氨酯分子链进行填充，最终将得到聚氨酯表面晶胞模型保存为CIF文件；

步骤2、将搭建好的聚氨酯表面晶胞模型输入到Matcloud+中的LAMMPS模块中，并利用LAMMPS模块对搭建好的聚氨酯表面晶胞模型进行进一步的优化；

2.1、采用Matcloud+中的LAMMPS模块，使用高通量玻璃化温度计算工作流，然后导入不同的聚氨酯表面晶胞模型；

2.2、对聚氨酯表面晶胞模型进行力场分配；其中，力场类型选择Molecular,使用Gasteiger方法计算电荷，范德华相互作用的截断距离设置为12，选择Auto Assign；

2.3、对2.2中分配好力场的聚氨酯表面晶胞模型进行结构优化；

2.4、对2.3中结构优化后的聚氨酯表面晶胞模型进行多次升温和退火；

2.5、对在2.4中升温和退火的基础上继续对聚氨酯表面晶胞模型进行动力学模拟；

步骤3、在LAMMPS模块中计算优化后的聚氨酯表面晶胞模型的玻璃化温度；

3.1、在2.5中动力学计算的基础上，对聚氨酯表面晶胞模型进行玻璃化温度计算；

3.2、经过玻璃化温度计算后得到不同结构的聚氨酯表面晶胞模型在不同温度下对应聚氨酯表面晶胞模型体积的数值；

3.3、以体积为纵坐标，温度为横坐标作散点图，然后对散点图中拐点两边的点进行分段线性拟合并得到两条相交的直线，两条直线交点处的温度即为聚氨酯树脂的玻璃化温度。

2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂玻璃化温度的高通量计算分析方法，所述羟基组分为1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、聚醚二醇、聚己内酯二醇、聚酯二醇及聚碳酸酯二醇中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂玻璃化温度的高通量计算分析方法，所述异氰酸酯组分为异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂玻璃化温度的高通量计算分析方法，所述聚氨酯表面晶胞模型进行升温和退火的次数为3次。

5.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂玻璃化温度的高通量计算分析方法，所述结构优化的参数具体为：结构优化算法选择Conjugate gradient，能量收敛标准选择0.0001，力场收敛标准选择0.000001，结构优化的最大迭代次数为1000，能量/力的最大计算次数为10000，选择优化晶胞参数，单次迭代允许的最大体积改变值设置为0.0005，施加压力选择Isostatic Pressure。

6.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂玻璃化温度的高通量计算分析方法，其中升温过程中设置的参数为：动力学模拟系综选择NPT，初始温度设置为200K、最终温度设置为800K,控温方法选择Nose-Hoover控温，控温频率设置为100，初始压力和最终压力均设置为1个atmospheres，控压方法选择Nose-Hoover控压，控压频率设置为1000，时间步长为1fs，总的模拟时间为200000fs，总的模拟步数为200000，初始速度设置为Random，温度为298K；退火过程是在升温过程的参数的基础上将温度从800K降至200K。