Computer simulation of PLA and PHB polyesters

Abstract

Работа посвящена исследованию вопроса о смешиваемости полимолочной кислоты (ПЛА) и полигидроксибутирата (ПГБ) методом полноатомной молекулярной динамики. С этой целью были изучены структурные, динамические и теплофизические свойства образцов при различных массовых долях компонентов ПЛА/ПГБ. Показано, что используемое силовое поле GAFF позволяет качественно воспроизводить разницу между значениями персистентных длин и параметров растворимости ПЛА и ПГБ. Установлено, что на расстояниях, меньших 3 нм, смешиваемость цепей ПЛА и ПГБ не наблюдается. В тоже время, на расстояниях, больших 3 нм, цепи ПЛА и ПГБ оказываются равномерно перемешенными, что подтверждается наличием одного значения температуры стеклования у исследуемых смесей, а также уменьшением сегментальной подвижности цепей ПГБ при увеличении массовой доли цепей ПЛА.

The present work is devoted to the study of miscibility of polylactic acid (PLA) and polyhydroxybutyrate (PHB) by means of fully atomistic molecular dynamics simulation method. To this end, the structural, dynamic, and thermal properties of the samples were investigated at different weight fractions of the PLA/PHB components. It was shown that the GAFF force field used allows one to qualitatively reproduce the difference between the values of persistent lengths and solubility parameters of PLA and PHB. It was found that at distances less than 3 nm, the miscibility of the PLA and PHB chains is not observed. At the same time, at distances greater than 3 nm, the PLA and PHB chains are uniformly mixed, which was confirmed by the presence of a single value of the glass transition temperature of the mixtures studied, as well as by the decrease in the segmental mobility of the PHB chains with increasing weight fraction of the PLA chains.