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Computational analysis of polymer molecular structure effect on nanocavities replication via injection moulding

2018; Association of Chemists of the Chemical Institute of Sarria; Volume: 75; Issue: 581 Linguagem: Espanhol

2339-9686

Jordi Pina Estany, Andrés‐Amador García‐Granada,

Injection Molding Process and Properties

espanolEl objetivo de este trabajo es estudiar como la estructura molecular de un polimero afecta la copia de nanocavidades cuando se utiliza inyeccion de plastico. Si bien distintos autores han estudiado los factores geometricos y de proceso que afectan a la replicacion, el efecto de la estructura molecular del polimero en el resultado de la inyeccion no se ha analizado tan en detalle. Con el objetivo de estudiar el efecto de la estructura molecular mediante simulacion, la dinamica de fluidos computacional no es valida porque considera la materia un continuo. Esta limitacion se supera usando la dinamica molecular, de forma que el movimiento de cada atomo se simula como si fuese un problema de n-solidos.Mediante un modelo propio, el efecto del grado de polimerizacion y la tacticidad se cuantifican con exito en nanocavidades de hasta 2·2nm2. Se concluye que el grado de polimerizacion tiene un efecto negativo en la copia de nanocavidades debido al menor entrelazamiento de las largas cadenas de polimero. Referente a la tacticidad, se prueba que el poliestireno sindiotactico copia en menor cantidad las nanocavidades que el atactico o el isotactico, debido al mayor entrelazamiento de los grupos fenilo cuando se ubican en posiciones alternadas de la cadena. EnglishThe purpose of this work is to study how the molecular structure of a polymer affects the replication of nanocavities when injection moulding manufacturing process is used. Even though the process and geometrical factors that affect the replication of nanocavities have been studied by several authors, the effect of the polymer molecular structure on the injection result is less studied. In order to study through simulation the molecular structure influence, Computational Fluid Dynamics methods are not valid because they consider the matter a continuum. This limitation is overcome by means of Molecular Dynamics simulation method, in which each atom movement is tracked in a sort of nbody problem. With a self-made model, the effect of degree of polymerization and tacticity are successfully quantified in the replication of nanocavities of down to 2·2nm2. It is concluded that the degree of polymerization has a negative effect on the nanocavity replication due to the easier entanglement of longer polymer chains. Concerning the tacticity effect, it is found out that syndiotactic polystyrene replicates less than atactic or isotactic polystyrenes because of the larger entanglement of the phenyl groups when in alternate positions along the chain. catalaL’objectiu del treball es estudiar com l’estructura molecular d’un polimer afecta la copia de nanocavitats quan s’utilitza la injeccio de plastic. Si be diversos autors han estudiat els factors geometrics i de proces que afecten la replicacio, l’efecte de l’estructura molecular del polimer en el resultat de la injeccio no s’ha analitzat tan en detall. Amb l’objectiu d’estudiar l’efecte de l’estructura molecular mitjancant una simulacio, la dinamica de fluids computacional no es valida perque considera la materia un continu. Aquesta limitacio se supera fent us de la dinamica molecular, de manera que el moviment de cada atom se simula com si fos un problema de n-solids. Mitjancant un model propi, l’efecte del grau de polimeritzacio i la tacticitat es quantifiquen amb exit en nanocavitats de fins a 2·2nm2. Es conclou que el grau de polimeritzacio te un efecte negatiu en la copia de nanocavitats a causa d’un menor entrellacament de les llargues cadenes de polimer. Pel que fa a la tacticitat, es demostra que el poliestire sindiotactic copia menys les nanocavitats que l’atactic o l’isotactic a causa d’un menor entrellacament dels grups fenil quan s’ubiquen en posicions alternades de la cadena.