分子動的シミュレーションを使用して、ランダムに分布した硫黄鎖と架橋されたポリブタジエンのガラス遷移温度と熱伝導率

モノ硫黄（S1）からオクタ硫黄（S8）までの長さが異なるランダムに分布した硫黄鎖と架橋されたポリブタジエンの熱伝導率とガラス遷移温度を調査しました。平衡分子動的（EMD）シミュレーションとグリーンクボ法を適用する熱流束自己相関関数としての関連モデルの熱伝導率は、広範囲の温度について研究されました。硫黄鎖の長さ、架橋の程度、およびガラス遷移温度に対する架橋剤のモル質量の影響と熱伝導率の最終値が研究されました。第一に、モノ硫黄（S1）からオクタ硫黄（S8）までの8つのシミュレーションモデルでは、架橋の程度は一定であると見なされますが、硫黄の臼歯塊は増加します。結果は、架橋構造の熱伝導率が、各モデルの温度が上昇すると減少することを示しています。さらに、硫黄鎖の長さと架橋剤のモル重量を増加させることにより、一定の温度で熱伝導率が増加します。MDシミュレーションは、硫黄鎖の長さと硫黄のモル質量が増加するにつれて、架橋構造のガラス遷移温度と密度が増加することを示しています。第二に、硫黄のモル重量は、これらの8つのモデルで一定と見なされます。したがって、硫黄鎖の長さの増加とともに、架橋の程度は減少します。結果は、架橋構造の熱伝導率が、各モデルの温度の上昇とともに減少することを示しています。さらに、硫黄鎖の長さを増やし、架橋の程度を減らすことにより、熱伝導率の変化の傾向はこれらすべてのモデルでほぼ同じであるため、特定の温度では熱伝導率が一定です。さらに、ガラス遷移温度と架橋構造の密度が低下します。

The thermal conductivities and glass transition temperatures of polybutadiene crosslinked with randomly distributed sulfur chains having different lengths from mono-sulfur (S1) to octa-sulfur (S8) were investigated. The thermal conductivities of the related models as a function of the heat flux autocorrelation function, applying an equilibrium molecular dynamic (EMD) simulation and the Green-Kubo method, were studied for a wide range of temperatures. The influence of the length of sulfur chains, degree of crosslinking, and molar mass of the crosslinker on the glass transition temperature and final values of thermal conductivities were studied. First, the degree of crosslinking is considered constant for the eight simulation models, from mono-sulfur (S1) to octa-sulfur (S8), while the molar mass of the sulfur is increases. The results show that the thermal conductivities of the crosslinked structure decrease with increasing temperature for each model. Moreover, by increasing the lengths of the sulfur chains and the molar weight of the crosslinker, thermal conductivity increases at a constant temperature. The MD simulation demonstrates that the glass transition temperature and density of the crosslinked structure enhance as the length of the sulfur chains and molar mass of the sulfur increase. Second, the molar weight of sulfur is considered constant in these eight models; therefore, the degree of crosslinking decreases with the increase in the lengths of the sulfur chains. The results show that the thermal conductivities of the crosslinked structure decrease with the increase in the temperature for each model. Moreover, by increasing the lengths of sulfur chains and thus decreasing the degree of crosslinking, the trend in changes in thermal conductivities are almost the same for all of these models, so thermal conductivity is constant for a specific temperature. In addition, the glass transition temperature and density of the crosslinked structure decrease.