Computer simulation of local orientational mobility of thermoplastic polyimide R-BAPS

Abstract

В данной работе выполнено экспериментальное исследование методом диэлектрической спектроскопии и полноатомное компьютерное моделирование локальной ориентационной подвижности термопластичного полиимида Р-СОД. С помощью диэлектрического спектрометра Novocontrol были измерены частотные и температурные зависимости мнимой и действительной частей диэлектрической проницаемости, определены времена релаксации основных релаксационных процессов (α и β), описывающихся неаррениусовской и аррениусовской температурными зависимостями, а также их энергии активации. В компьютерном моделировании методом молекулярной динамики были рассчитаны автокорреляционные функции для различных векторов дипольных моментов, расположенных как перпендикулярно, так и параллельно остову полимерной цепи. Также определены времена релаксации и энергии активации для каждого из дипольных моментов. Показано, что β-релаксационный процесс может быть связан с движением вектора, направленного вдоль простой эфирной связи в диаминном фрагменте повторяющегося звена ПИ Р-СОД.

In the present study the experimental investigation using dielectric spectroscopy and microsecond-scale computer simulations have been carried out to investigate local orientational mobility of thermoplastic polyimide R-BAPS. Using dielectric spectrometer Novocontrol, frequency and temperature dependences of imaginary and real parts of dielectric permittivity, relaxation times and activation energies of general relaxation processes (α and β), which can be described in terms of non-Arrhenius and Arrhenius temperature dependences, were estimated. Also, computer simulations of PI R-BAPS using the full-atomic Molecular Dynamics have been carried out. The autocorrelation functions of different vectors of dipole moments, directed parallel and perpendicular to the polymer chain backbone, have been calculated. The relaxation times and activation energies for different dipole moments were evaluated. It was shown that β-relaxation process can be related to movement of a vector of dipole moment of ether bond in the diamine fragment of polyimide R-BAPS repeat unit.