[发明专利]一种可降解高分子材料降解过程的建模与仿真方法

摘要

本发明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。本发明适用于可降解高分子材料技术领域。

主权项

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和结晶，并将所述高分子链断裂和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；其中，所述S2之前，所述方法还包括：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；其中，所述在宏观上模拟所述对应元胞中低聚体的扩散，包括：依据介观到宏观低聚体的扩散方程获取所述对应元胞中低聚体的扩散量；其中，所述扩散方程表示为：式中，Rol表示微观高分子链降解反应生成的低聚体的数目，col表示低聚体浓度，D表示扩散系数；其中，所述介观到宏观低聚体的扩散方程采用差分运算，采用比元胞大若干倍数的粗网格计算以保持连续性，且采用的时间步长大于蒙特卡洛方法采用的时间步长。