【正文】 擬結(jié)果，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)加工過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)的控制。 2) 模擬伴隨化學(xué)反應(yīng)（均聚、共聚和降解反應(yīng)）的多相聚合物體系形態(tài)生成與演變過(guò)程，闡述反應(yīng)加工過(guò)程中，形態(tài)生成的動(dòng)力學(xué)機(jī)理，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)加工過(guò)程介觀形態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)控，進(jìn)而達(dá)到控制材料性能的目的。 3) 模擬耦合化學(xué)反應(yīng)（均聚、共聚和降解反應(yīng)）的聚合物流體流 動(dòng)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)對(duì)聚合物流體流動(dòng)行為的影響規(guī)律，建立復(fù)雜化學(xué)與物理?xiàng)l件下，聚合物流體的微觀理論模型，為擠出型反應(yīng)器的設(shè)計(jì)以及反應(yīng)加工條件的遴選提供可靠參數(shù)。 4) 揭示反應(yīng)加工制備的聚合物材料的本構(gòu)關(guān)系，模擬其拉伸與吹塑成型過(guò)程，確立應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)變率和應(yīng)變硬化的分布，達(dá)到優(yōu)化拉伸與吹塑成型條件及控制材料性能的目的。 研究?jī)?nèi)容： (1) 分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與反應(yīng)機(jī)理的計(jì)算機(jī)模擬（與 0 02 和 03 課題合作） ? 在有限的反應(yīng)加工過(guò)程中反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建復(fù)雜外場(chǎng)情況下，均聚、共聚（接枝和嵌段）和降解反應(yīng)的數(shù)理模型 。 ? 在數(shù)理模型基礎(chǔ)上，發(fā)展分子動(dòng)力學(xué)和 Monte Carlo 模擬方法，模擬反應(yīng)加工中聚合（均聚和共聚反應(yīng)）與降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程、分子水平的形態(tài)變化過(guò)程以及分子鏈的構(gòu)象和分子量分布，闡述反應(yīng)機(jī)理。 ? 在模擬結(jié)果基礎(chǔ)上，建立反應(yīng)加工過(guò)程中聚合或降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程組，明確復(fù)雜外場(chǎng)條件（溫度、壓力、剪切和粘度）對(duì)反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響規(guī)律。 ? 總結(jié)反應(yīng)加工過(guò)程中，聚合與降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)機(jī)理的規(guī)律性，并與進(jìn)一步的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，完善復(fù)雜外場(chǎng)條件下，均聚、共聚（接枝和嵌段）和降解反應(yīng)數(shù)理模型、分子動(dòng)力學(xué)理論與 反應(yīng)機(jī)理。 ? 為伴隨化學(xué)反應(yīng)的多相聚合物體系形態(tài)生成與耦合化學(xué)反應(yīng)的聚合物流體流動(dòng)行為的模擬，提供可靠的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程與機(jī)理。 (2) 伴隨化學(xué)反應(yīng)的多相聚合物體系形態(tài)生成與演變的計(jì)算機(jī)模擬（與 04 課題合作） ? 在相關(guān)文獻(xiàn)方法的基礎(chǔ)上，建立伴隨聚合（均聚、接枝和嵌段共聚反應(yīng)）和降解反應(yīng)的含時(shí) GinzburgLandau 方程理論模型。 ? 在合理定義序參量的基礎(chǔ)上，運(yùn)用數(shù)值分析方法，離散伴隨聚合或降解反應(yīng)的含時(shí) GinzburgLandau方程，模擬其多相聚合物體系的形態(tài)生成與演變過(guò)程，闡明不同反應(yīng)類型對(duì)形態(tài)形成的影響 規(guī)律，明晰反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)形態(tài)生成與演變過(guò)程的調(diào)控機(jī)制。 ? 在上面研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究?jī)?nèi)容 (1)中獲得的聚合或降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程和反應(yīng)機(jī)理，模擬復(fù)雜外場(chǎng)情況下，多相聚合物體系的形態(tài)生成與演變過(guò)程。對(duì)反應(yīng)加工條件進(jìn)行仿真，探索反應(yīng)加工過(guò)程中，各種反應(yīng)類型及其外部條件對(duì)形態(tài)生成與演變的影響。 ? 發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)類型（均聚、接枝和嵌段共聚、交聯(lián)以及降解等）和復(fù)雜外場(chǎng)條件（溫度、壓力、剪切和粘度等）對(duì)聚合物反應(yīng)加工過(guò)程中，形態(tài)形成的影響規(guī)律，建立調(diào)控介觀形態(tài)結(jié)構(gòu)的科學(xué)方法。 ? 借助“剪切激光光散射儀”等在線檢測(cè)方法，觀察準(zhǔn) 反應(yīng)加工條件下，伴隨化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的多相聚合物體系的形態(tài)生成和演變過(guò)程，與計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果進(jìn)行比較，完善伴隨聚合或降解反應(yīng)的含時(shí) GinzburgLandau 方程形態(tài)生成動(dòng)力學(xué)理論。 (3) 耦合化學(xué)反應(yīng)的聚合物流體流動(dòng)行為的計(jì)算機(jī)模擬與仿真（與 04和 05課題合作） ? 在流體力學(xué)和聚合或降解反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)理論的基礎(chǔ)上，把化學(xué)反應(yīng)（均聚、共聚、交聯(lián)以及降解反應(yīng)等）用數(shù)學(xué)和物理的語(yǔ)言進(jìn)行表述，建立耦合化學(xué)反應(yīng)的流體力學(xué)理論模型和相應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系。 ? 借助數(shù)值分析方法和耦合化學(xué)反應(yīng)的流體力學(xué)本構(gòu)方程，計(jì)算機(jī)模擬偶合化學(xué)反應(yīng)的流體 流動(dòng)行為，揭示化學(xué)反應(yīng)類型對(duì)聚合物流體流動(dòng)行為的影響規(guī)律。 ? 結(jié)合上面研究結(jié)果和研究?jī)?nèi)容 (1)中獲得的聚合或降解反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)方程和反應(yīng)機(jī)理，模擬復(fù)雜化學(xué)和物理?xiàng)l件下，聚合物流體的流動(dòng)過(guò)程和流動(dòng)行為。仿效反應(yīng)加工條件，理解不同化學(xué)反應(yīng)和物理環(huán)境對(duì)反應(yīng)加工過(guò)程中，復(fù)雜流體流動(dòng)行為的影響，并給出其規(guī)律性。 ? 與在線觀測(cè)和化學(xué)流變學(xué)研究結(jié)果進(jìn)行比較，完善已建立的耦合化學(xué)反應(yīng)的流體力學(xué)模型、本構(gòu)方程及其復(fù)雜化學(xué)與物理?xiàng)l件下聚合物流體流動(dòng)過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬方法。給出聚合物反應(yīng)加工過(guò)程中調(diào)控流體流動(dòng)行為的規(guī)律。 (4) 拉伸與吹 塑成型過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬與仿真 ? 建立制件或制品厚度分布和性能與型坯起始溫度分布之間關(guān)系的模型，根據(jù)所需的制件或制品性能和厚度分布，優(yōu)選型坯起始溫度分布及對(duì)應(yīng)的加熱條件。 ? 運(yùn)用拉伸流變儀（ MEISSNER 流變儀等），測(cè)量變溫度和變應(yīng)變速率時(shí)，反應(yīng)加工制備的聚合物材料樣品的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線，利用數(shù)值擬合原理處理不同溫度和不同應(yīng)變率的應(yīng)力應(yīng)變曲線，獲得應(yīng)變率、硬化指數(shù)和溫度的粘彈塑性本構(gòu)模型及本構(gòu)方程。 ? 將加工條件和材料本構(gòu)方程代入大變形有限元程序，進(jìn)行模擬運(yùn)算，得到可視化的拉伸和吹塑運(yùn)算結(jié)果（應(yīng)力分布、應(yīng)變分布、 厚度分布、缺陷點(diǎn)位置）。 ? 借助雙向拉伸聚合物薄膜成型機(jī)及吹塑成型設(shè)備和總體工藝自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、薄膜橫向厚度自動(dòng)測(cè)量?jī)x，觀測(cè)不同溫度和成型速率下，制件或制品的厚度分布和缺陷點(diǎn)發(fā)生情況，并與模擬運(yùn)算得到的可視化運(yùn)算結(jié)果（應(yīng)力分布、應(yīng)變分布、厚度分布、缺陷點(diǎn)位置）相比照，修正反應(yīng)加工制備的聚合物材料的粘彈塑性本構(gòu)模型。 ? 綜合實(shí)驗(yàn)、理論和計(jì)算機(jī)模擬等三方面的研究結(jié)果，建立普適性的高溫、高速成型狀態(tài)下聚合物的粘彈塑性本構(gòu)方程，研制聚合物材料拉伸和吹塑成型的計(jì)算機(jī)模擬軟件系統(tǒng)，優(yōu)化高溫、大應(yīng)變率條件下聚合物材料拉伸和吹塑 成型的工藝條件。 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題： (1) 建立反應(yīng)擠出均聚、共聚（接枝和嵌段）和降解反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)模型；構(gòu)建復(fù)雜外場(chǎng)條件及編寫相應(yīng)模擬程序；確立復(fù)雜外場(chǎng) 下體系化學(xué)反應(yīng)與混合過(guò)程中形態(tài)、界面結(jié)構(gòu)和聚合物鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的演變規(guī)律 。 (2) 建立復(fù)雜外場(chǎng)條件下，伴隨聚合反應(yīng)（均聚、共聚和降解反應(yīng)等）的形態(tài)生成與演變的數(shù)理模型；離散聚合或降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程與含時(shí) GinzburgLandau 方程組成的方程組，確立最優(yōu)數(shù)值模擬方法；揭示聚合反應(yīng)對(duì)形態(tài)演變與形成的影響規(guī)律。 (3) 在剪切激光光散射儀基礎(chǔ)上，建立可靠的在線觀測(cè)反應(yīng)加工過(guò)程形態(tài) 生成與演變的實(shí)驗(yàn)方法。 (4) 建立復(fù)雜化學(xué)與物理?xiàng)l件下，耦合聚合（均聚、接枝和嵌段共聚、交聯(lián)等）和降解反應(yīng)的聚合物流體本構(gòu)模型；離散耦合化學(xué)的聚合物流體本構(gòu)方程，確立最優(yōu)數(shù)值模擬方法；發(fā)現(xiàn)復(fù)雜外場(chǎng)條件和聚合反應(yīng)類型對(duì)聚合物流體流動(dòng)行為影響規(guī)律。 (5) 確立高溫、高速拉伸狀態(tài)下反應(yīng)加工制備的聚合物的粘彈塑性本構(gòu)模型；在大變形有限元程序中引入粘性、高溫、高應(yīng)變率和應(yīng)變硬化等參數(shù)后，算法的優(yōu)化、可靠性和實(shí)用性判斷及其計(jì)算機(jī)模擬程序的調(diào)試；模擬拉伸和吹塑成型過(guò)程的厚度分布和缺陷點(diǎn)分布，建立判斷缺陷點(diǎn)的理論判據(jù)。 2. 擬采 取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析 研究方法： (1) 理論方法： ? 聚合和降解反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)理論和聚合反應(yīng)統(tǒng)計(jì)理論； ? 自洽場(chǎng)理論； ? 流體力學(xué)、固體力學(xué)理論和數(shù)值彈塑性力學(xué)理論； ? 大變形有限元理論和數(shù)值分析理論。 (2) 模擬方法： ? Monte Carlo 和分子動(dòng)力學(xué)模擬方法； ? 有限元模擬方法； ? 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和高維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化模擬方法。 (3) 實(shí)驗(yàn)方法： ? 剪切激光光散射儀（自行研制）； ? 掃描和透射電子顯微鏡； ? X射線廣角衍射和 X射線小角散射儀； ? MEISSNER 拉伸流變儀、旋轉(zhuǎn)流變儀、毛細(xì)管流變儀和動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀； ? 紅外測(cè)溫儀和差熱掃描量熱儀； ? 電子拉伸測(cè)試儀和氣體透過(guò)率測(cè)定儀； ? 折射儀和霧度儀。 技術(shù)路線和實(shí)驗(yàn)方案： 模型體系確定： A. 擠出聚合：聚苯乙烯、苯乙烯與二烯烴嵌段共聚物 （ 01 課題研究的體系）。 B. 熔融擠出接枝或嵌段聚合和降解反應(yīng)：聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等與功能化單體生成的接枝或嵌段共聚物 （ 0 03 課題研究的體系） 。 (1) 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與反應(yīng)機(jī)理的計(jì)算機(jī)模擬（與 0 0 03 課題組合作） ? 動(dòng)力學(xué)模型：在聚合和降解反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)上，建立 熔融接枝或嵌段聚合和降解反應(yīng)（聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等）以及 擠出聚合反 應(yīng)（ 苯乙烯 、苯乙烯與二烯烴嵌段共聚物 ）復(fù)雜外場(chǎng)條件下的分子動(dòng)力學(xué)模型。 ? 模擬方法：應(yīng)用 Monte Carlo 和分子動(dòng)力學(xué)方法，模擬功能性單體與聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯的接枝或嵌段共聚反應(yīng)及其自身降解反應(yīng)過(guò)程和 聚苯乙烯以及 苯乙烯與二烯烴嵌段共聚物 的分子鏈形成過(guò)程 。 ? 影響規(guī)律：構(gòu)造不同分子結(jié)構(gòu)增容劑 /聚烯烴 /帶有可反應(yīng)基團(tuán)聚合物的混合體系，采用 Monte Carlo 和分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)，研究在復(fù)雜外場(chǎng)（溫度、壓力、剪切）下體系熔融反應(yīng)混合過(guò)程中體系形態(tài)、界面結(jié)構(gòu)和聚合物鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的演變規(guī)律，確定增容劑分子結(jié) 構(gòu)和添加量以及反應(yīng)程度等對(duì)體系微觀形態(tài)演化及形態(tài)結(jié)構(gòu)形成的影響規(guī)律。 ? 控制方法：在有限的擠出聚合和擠出接枝或嵌段共聚及降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展復(fù)雜外場(chǎng)條件下，普適性熔融擠出接枝或嵌段聚合反應(yīng)與降解反應(yīng)及其擠出聚合反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，建立動(dòng)力學(xué)方程組，確定反應(yīng)的分子機(jī)理；建立反應(yīng)加工過(guò)程中，聚合和降解反應(yīng)的調(diào)控規(guī)律和方法。 (2) 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與反應(yīng)機(jī)理的計(jì)算機(jī)模擬（與 04 課題組合作） ? 伴隨簡(jiǎn)單化學(xué)反應(yīng)：結(jié)合含時(shí) GinzburgLandau 方程與簡(jiǎn)單化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，建立伴隨化學(xué)反應(yīng)的多相聚合物體系形態(tài)生 成與演變的計(jì)算機(jī)模擬方法和基本程序。 ? 伴隨聚合和降解反應(yīng)：在伴隨簡(jiǎn)單化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的 形態(tài)生成與演變計(jì)算機(jī)程序的基礎(chǔ)上， 建立伴隨聚合（均聚、接枝和嵌段共聚）和降解反應(yīng)的形態(tài)形成 理論模型。結(jié)合聚合和降解反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)方程與 含時(shí) GinzburgLandau 方程，確立優(yōu)化的數(shù)值離散模擬方法，編制相應(yīng)的計(jì)算程序與演示程序，實(shí)現(xiàn) 伴隨聚合和降解反應(yīng)的 多相聚合物體系形態(tài)生成與演變的模擬。 ? 影響規(guī)律：在對(duì)不同類型聚合與降解反應(yīng)和不同反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)體系的模擬基礎(chǔ)上，揭示上述因素對(duì)形態(tài)形成的影響規(guī)律，建立熔融擠出接枝或嵌段共聚反應(yīng)和降解反應(yīng)過(guò)程形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)控的理論預(yù)測(cè)規(guī)則。 ? 復(fù)雜外場(chǎng)下伴隨聚合和降解反應(yīng)：結(jié)合反應(yīng)加工過(guò)程中聚合和降解反應(yīng)機(jī)理與分子動(dòng)力學(xué)的研究結(jié)果，構(gòu)建復(fù)雜外場(chǎng)情況下，多相聚合物體系的形態(tài)形成理論模型。模仿反應(yīng)加工條件，探索各種反應(yīng)類型、反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)參數(shù)及其外場(chǎng)條件對(duì)形態(tài)生成與演變的影響規(guī)律，提出和確立控制介觀形態(tài)結(jié)構(gòu)的理論預(yù)測(cè)準(zhǔn)則。 ? 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與理論完善：建立使用“剪切激光光散射儀”觀察準(zhǔn)反應(yīng)加工條件下，伴隨聚合和降解反應(yīng)發(fā)生的多相聚合物體系形態(tài)形成的實(shí)驗(yàn)方法，并對(duì)模型體系進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。比較實(shí)驗(yàn)（包括 04 課題組可視化 在線檢測(cè)結(jié)果）與計(jì)算機(jī) 模擬與仿真結(jié)果，發(fā)展和完善伴隨聚合和降解反應(yīng)的 形態(tài)生成動(dòng)力學(xué)理論。 (3) 耦合化學(xué)反應(yīng)的聚合物流體流動(dòng)行為的計(jì)算機(jī)模擬與仿真（與 04和 05課題組合作） ? 耦合簡(jiǎn)單化學(xué)反應(yīng)：運(yùn)用流體力學(xué)和化學(xué)反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)理論，確立耦合簡(jiǎn)單化學(xué)反應(yīng)情況下，聚合物流體本構(gòu)模型，并進(jìn)行模擬計(jì)算；建立耦合化學(xué)反應(yīng)的聚合物流體流動(dòng)行為模擬方法及其相應(yīng)模擬程序的編寫。 ? 耦合聚合、降解或交聯(lián)反應(yīng)：在上面研究的基礎(chǔ)上，把聚合（均聚、接枝和嵌段共聚等）降解或交聯(lián)反應(yīng)，用數(shù)學(xué)和物理的語(yǔ)言進(jìn)行表述，建立耦合聚合、降解或交聯(lián) 反應(yīng)的流體本構(gòu)方程。使用數(shù)值模擬方法，離散耦合聚合、降解或交聯(lián)反應(yīng)的流體本構(gòu)方程，計(jì)算機(jī)模擬其流體流動(dòng)行為，歸納聚合、降解或交聯(lián)反應(yīng)類型以及反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)聚合物流體流動(dòng)行為的影響規(guī)律。 ? 反應(yīng)加工過(guò)程模擬：結(jié)合反應(yīng)加工過(guò)程中聚合和降解反應(yīng)分子動(dòng)力學(xué)機(jī)理方面的研究結(jié)果，構(gòu)造復(fù)雜化學(xué)和物理?xiàng)l件下，聚合物流體本構(gòu)方程。模仿反應(yīng)加工條件，揭示不同化學(xué)反應(yīng)和物理環(huán)境對(duì)復(fù)雜流體流動(dòng)行為的影響規(guī)律。 ? 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與模型完善：與實(shí)驗(yàn)和理論研究結(jié)果進(jìn)行比較，完善耦合聚合、降解或交聯(lián)反應(yīng)的聚合物流體本構(gòu)模型，確立調(diào)控聚合物反應(yīng) 加工過(guò)程中流體流動(dòng)行為的方法。 (4) 拉伸與吹塑成型過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬與仿真 ? 初始化條件（加工條件）確立：建立制件或制品厚度分布與性能和型坯起始溫度分布之間的相關(guān)模型。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果（紅外測(cè)溫儀和薄膜厚度測(cè)量?jī)x）比較，完善上述理論模型，優(yōu)選型坯的起始溫度分布、厚度分布及其對(duì)應(yīng)的加熱條件。 ? 本構(gòu)模型建立：用 MEISSNER 拉伸流變儀，在高溫、高應(yīng)變率的條件下，測(cè)定反應(yīng)加工制備的聚合物材料的真實(shí)應(yīng)力 —應(yīng)變曲線，應(yīng)用數(shù)值擬合方法建立聚合物材料的本構(gòu)模型，并綜合考慮應(yīng)變硬化、應(yīng)變速率敏感、硬化指數(shù)及溫度的影響。 ? 成型過(guò)程計(jì)算機(jī) 模擬與仿真：應(yīng)用大變形有限元方法和其它數(shù)值分析方法，計(jì)算機(jī)模擬不同溫度、不同拉伸或吹塑速率的成型過(guò)程；預(yù)示加載過(guò)程中，制件和制品各點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和厚度分布及變化，揭示導(dǎo)致缺陷發(fā)生的主要因素。采用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及高維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化技術(shù)，給出反應(yīng)加工制備的聚合物材料的制件或制品各點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和厚度分布及變化的彩色圖示；直觀地考察導(dǎo)致缺陷發(fā)生情況。 ? 本構(gòu)模型完善：借助雙向拉伸薄膜成型機(jī)及吹塑成型設(shè)備和總體工藝自動(dòng)監(jiān)控 系統(tǒng)、薄膜厚度自動(dòng)測(cè)量?jī)x，觀測(cè)溫度和變形速度不斷改變的狀態(tài)下，制品或制件厚度分布情況及缺陷點(diǎn) 發(fā)生等，并與借助大變形有限元方法模