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格子模型是高分子溶液应用最为广泛和成功的一个模型。本文结合计算机模拟,采用自由空间缔合理论,针对于不同的体系,建立了简单而且精确的分子热力学格子模型。
首先建立的是一个二元高分子溶液的格子模型。在模型中,根据严琪良在Isng格子上的工作导得单体的径向分布函数,并根据Zhou-Stell理论以表述链节间的连接性;同时引入一个参数λ以表示链节间的长程影响,此参数与链长的关系利用计算机模拟数据拟合得到。发展的二元格子模型在计算高分子溶液临界性质、共存曲线、旋节线以及混合内能等方面,都取得非常显著的进步,显示出高于其他格子理论的优越性。
结合计算机模拟,上述模型被扩展至用以表述配位数、支化程度和链的刚性的影响。通过一些合理的假设,模型虽然仍存在着一定的偏差,但相比与Flory-Huggins理论和格子集团理论(LCT),在预测相平衡方面,仍然显示出巨大的进步。与胡英等人发展的双格子理论相结合,此格子模型被成功的应用于各种复杂的高分子溶液相图以及离子液体溶液的相平衡中。
基于从二元Ising体系出发的一个普遍化随机因子,构筑了一个新的多元Ising格子分子热力学模型。此模型经过引入有效参数的简化后,预测的三元和四元体系的随机因子和混合内能都精确的符合计算机模拟结果;预测的的三元液液相平衡也几乎接近完美,完全要好过于Flory-Huggins理论和LCT。将此模型应用是实际体系,其精确性表明其完全符合工程应用。
沿用在二元系中构筑模型的思想,利用在Ising模型中引入成链项的方法建立了一个双溶剂高分子溶液的格子模型。该模型可以计算与计算机模拟完全相符的双节线。
以上这些格子模型不仅保持了理论的精确性,而且在工程应用上也有巨大活力。它们也可以作为为更复杂的高分子体系作进一步研究的基础。