material studio使用perl脚本形成交联聚合物
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0.概述
1.MS input设置
2.perl脚本配置
3.reference
最近在研究交联聚合物,但是目前似乎并没有一个通用的建模方法。比较常见的环氧树脂交联的研究都是基于同一个人开发的脚本。于是我尝试了下在此基础上进行修改用于其他体系。
对于交联聚合物的建模,目前见得比较多的有以下两种方法:
- 手动跑MD,每跑一段时间人工判断是否满足成键条件,满足再手动成键,直达满足交联度[1]。但是这种方法太麻烦了,手动判断还容易出错。
- 使用某不知名大佬开发的ms中环氧树脂交联的脚本[2]。脚本比较成熟,使用简单,因此你搜聚合物交联相关的论文都是在做环氧树脂。脚本下载链接如下:materialstudio交联脚本-Perl文档类资源-CSDN下载原始脚本用于环氧树脂的交联,修改后可以用于其他体系。更多下载资源、学习资料请访问CSDN下载频道.https://download.csdn.net/download/weixin_51982763/87411716?spm=1001.2014.3001.5501
0.概述
脚本运行原理如下:
# 1. One-time equilibration with NVT and then NPT dynamics
# 2. Update reaction radius
# 3. Create new crosslinks (createNewXlinks)
# 4. Relax with optimization and dynamics
# 5. Open epoxy rings (optional)
# 6. Delete condensates (optional)
# 7. Adjust hydrogens
# 8. Recalculate charge groups (optional)
# 9. Anneal xlinked structure using temperature cycle (optional)
# 10. Write xlink data to study tables
# 11. Repeat steps 2-10 until target conversion or max cutoff is reached
大体上和之前提到的方法1差不多,只是采用了脚本自动执行。
1.MS input设置
以戊二醛交联聚乙烯醇为例。
0.首先绘制交联剂(戊二醛)分子,删除交联反应中会脱去的O原子。其实脚本中是带有交联删除原子的功能的,但只使用于环氧树脂交联,咱也不会改,就从input模型入手了。
1.将用于成键的原子改名为R2。
3.同样的方法处理聚合物(聚乙二醇)分子,将成键原子命名为R1。
4.将处理后的聚合物和交联剂用AC模块构建无定型晶胞。力场选用universal通用力场。因为我们手动删除了键用compass,cvff等可能会出错。
2.perl脚本配置
这里只说下脚本 中需要注意修改的地方。
0.文件名,聚合物单体名配置与ms中一致
my $xsdDocName = "MIX"; # AC模块构建的晶胞名。
my $oligomerName = "Polypva";# 聚合物名
my $oligomerReactiveAtom = "R1"; # 聚合物交联原子
my $xlinkerName = "CHO"; # 交联剂名
my $xlinkerReactiveAtom = "R2"; #交联剂交联原子
1.R1/R2原子能否与多个原子交联
my $react_multi_oligomer = FALSE;
my $react_multi_xlinker = TRUE;
2.forcite力场改为universal(因为手动删了原子compass不识别)
my $forcefield = "universal";
3.修改Hcount函数
sub OCount
{my $atom = shift;my $n = 0;foreach (@{$atom->AttachedAtoms}){$n++ if ($_->ElementSymbol eq "O");#将H修改为R1原子。}return $n;
}
4.修改R2反应活性判断条件
sub isReactiveR2
{my $atom = shift;my $name = $atom->Name;if ($name =~ /^$xlinkerReactiveAtom/){return TRUE if ($name eq "$xlinkerReactiveAtom");return TRUE if ($react_multi_xlinker and Ocount($atom) < 2);#一个R2最多交联两个O}return FALSE;
}
3.运行脚本
运行脚本后输出文件中戊二醛与聚乙烯醇产生了交联结构:
3.reference
[1]张梦赟, 王荣华, 林也平,等. 交联氟硅橡胶玻璃化转变温度及力学性能的分子动力学模拟[J]. 高分子材料科学与工程, 2015, 31(4):68-72.
[2] https://community.3dsbiovia.com/Communities_Topics?tid=09a500000004QfAAAU&name=Materials+Studio&id=90650000000L6AiAAK
[3]Shokuhfar A, Arab B. The effect of cross linking density on the mechanical properties and structure of the epoxy polymers: molecular dynamics simulation[J]. Journal of molecular modeling, 2013, 19: 3719-3731.
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