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本文基于分子模拟软件Materials Studio 8.0,使用动态交联算法搭建聚天冬氨酸水凝胶的动态交联模型,在已报道的相关实验结论基础上,使用分子力学和分子动力学等方法,对交联聚天冬氨酸水凝胶的吸水性能进行了分析和研究,对分子模拟中所搭建的模型及模拟方法的可行性进行了有效验证,并从微观角度对实验结果进行了解释,建立起微观结构与宏观性能之间的联系,为设计高性能聚天冬氨酸水凝胶提供基础。在此基础上,针对实验室聚天冬氨酸水凝胶耐盐性不佳的现象,先从微观上找到表征凝胶耐盐性能的参数,并在此基础上设计了几种不同改性的聚天冬氨酸水凝胶结构,通过分子动力学方法研究了不同改性物的吸水性能以及耐盐性能,并用实验验证模拟结论,从而为传统实验中选取及优化聚天冬氨酸水凝胶材料改性方法提供了理论参考及实际应用依据,具体工作如下:1.PASP/EGDGE模型构建及分子模拟方法验证利用动态交联算法,构建了不同交联剂含量的PASP/EGDGE交联水凝胶模型,并在此基础上,构建了水凝胶-水表面模型以及水凝胶含水模型,分别研究了不同体系不同温度下水凝胶的饱和吸水率以及体积溶胀率等性能,模拟结果发现,随着交联剂EGDGE含量的不断提高,水凝胶的饱和吸水率和体积溶胀率均不断下降,随着温度的不断升高,水凝胶的饱和吸水率和体积溶胀率呈先增加后减小的趋势,在模拟的十六组数据中,4:1交联度下323K下的凝胶吸水性能最佳,模拟结果与实验结果基本吻合,验证了模型的合理性和模拟方法的有效性。2.PASP/EGDGE水凝胶微观性能分析构建不同含水量的水凝胶模型,通过内聚能密度,凝胶与水分子之间的结合能,径向分布函数,扩散系数来考察不同含水量不同温度下凝胶中水分子扩散及其与聚合物间的相互作用,揭示凝胶的吸水机理。结果发现,随着含水率的上升,凝胶的内聚能密度从0.6上升到1.9,结合能从700kcal·mol-1上升到2400kcal·mol-1,说明水分子对凝胶的稳定性起到一定的增效作用,扩散系数从1.95 X 10-9m2·s-1上升到4.58×10-9m2·s-1,说明凝胶对水分子的束缚减弱;温度对凝胶的影响主要有两个方面:一个是影响凝胶与水分子间的结合能,在333K下,结合能从1465 kcal·mol-1下降到1410 kcal.mol-1,另外温度影响水分子的扩散系数,在313K下,扩散系数达到最低,为2.27×10-9m2·s-1此时凝胶对水的束缚最强。3.改性聚天冬氨酸的分子模拟及性能预测构建PASP,HPAP,DHPAP,HDHPAP的盐溶液模型,通过分子动力学的方法,研究了四种物质在水溶液以及2%盐溶液中的均方回转半径的变化,模拟结果发现,相比于PASP,HPAP,DHPAP,HDHPAP在盐溶液中的均方回转半径均有不同程度的提升,说明改性PASP的耐盐性能有了明显的改善,其中HDHPAP的均方回转半径最大,为3.29nm这说明HDHPAP耐盐性能最好。同时我们使用动态交联模型,研究了四种物质的吸水性能,结果发现HDHPAP的饱和吸水分子数达到500左右,体积溶胀率达到3.25左右,相比于PASP的350和2.7,凝胶的吸水性能有明显提升。4.改性聚天冬氨酸的耐盐性实验设计实验,针对模拟结论制备HPAP,DHPAP,HDHPAP三种改性物,并研究了三种改性物以及PASP在去离子水中和2%盐水中的吸水倍率,结果发现,三者相比于PASP不管是从吸水性能还是耐盐性能都有了较大程度的提升,HDHPAP在水中的吸水倍率达到700g·g-1,在2%盐溶液中的吸水倍率达到60g·g-1,相比于PASP水凝胶的450 g·g-1和25 g·g-1性能有明显上升,实验结果证明了模拟结论。