Materials Studio 計算溶解度參數


計算背景:

化學物質的溶解度參數在石油化工行業應用廣泛。比如在油田化學領域,為了保護油層,防止聚合物油田化學劑可能引起的油層污染,因此在選擇聚合物或者溶劑時,都應事先考慮它們的水溶性或酸可溶性,這就要求必需了解它們的溶解度參數。

化學物質溶解度參數是決定化學物質是否相容的重要因素,因而決定了它在油田化學領域中的重要性。獲得化學物質溶解度參數的通常做法是查閱化學手冊或者直接實驗,然而,相當多的化學物質是化學手冊中所沒有的,而做實驗既費時又費力,還消耗大量的實驗經費。因此通過計算機模擬計算化學物質的溶解度參數來解決工業應用問題是一個非常好的選擇。


主要步驟:

(1)利用Materials Studio(MS)或其他軟件畫出待計算化學物質的分子模型,使用Packmol進行盒子構建;

Materials Studio 計算溶解度參數的圖1

(2)MS的Forcite板塊中的“結構優化”程序對步驟(1)中的結構進行多次計算,得到合理的優化結構;

Materials Studio 計算溶解度參數的圖2

(3)MS的Forcite板塊中的“退火”程序模擬實際情況下的溫度變化,松弛分子間相對位置,對步驟(2)中經能量最小化處理的數據結構文件進行進一步優化;

Materials Studio 計算溶解度參數的圖3

(4)MS的Forcite板塊中的“動力學”程序對步驟(3)中所建立的待計算化學物質依次在NPT和NVT情況下進行合理時長的動力學優化,得到分子動力學軌跡文件;

Materials Studio 計算溶解度參數的圖4

(5)MS的Forcite板塊中的“內聚能密度”程序分析上述動力學軌跡文件。計算完成后即可得到有溶解度參數的數據。

Materials Studio 計算溶解度參數的圖5

Materials Studio 計算溶解度參數的圖6


總結:

可將最后得到的結果相互對比,某些個物質在某一溫度下溶解度參數相近,即為具有較好的相容性。實際實驗中可將該物質在該溫度下進行混合,理論上所得混合物在其他溫度下具有更好的相容性。可在橡膠抗老化劑、石油助燃劑等行業中使用,對后續實驗具有指導性意義。

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公眾號:320科技工作室.

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