基于分子动力学模拟探究丁腈橡胶物理性能：链结构及单体组成的影响机制

本研究通过全原子分子动力学模拟，系统探讨了丁腈橡胶（NBR）链长、丙烯腈（ACN）含量和反式丁二烯（T-B）比例对其性能的影响。来自未知机构的研究人员发现，增加链长可提高密度与Tg，降低自由体积和分子迁移率；提高ACN含量则使密度与Tg上升，但其他结构与动态参数下降；T-B比例变化对密度影响较小，但可显著提升Tg与扩散性能，动态参数在60 mol% T-B时达峰值。该研究为高性能NBR材料的分子设计提供了理论依据。

　　

作为广泛使用的弹性体，丁腈橡胶（Nitrile Butadiene Rubber, NBR）的性能深受其单体组成与分子结构的影响。本研究采用全原子分子动力学模拟，系统研究了链长、丙烯腈（Acrylonitrile, ACN）含量和反式丁二烯（trans-Butadiene, T-B）比例对NBR性能的作用。重点考察的性能参数包括密度（ρ）、单位自由体积（Unit Free Volume, UFV）、均方回转半径（root-mean-square radius of gyration, 1?2）和玻璃化转变温度（glass transition temperature, T_g）。同时分析了两个动态参数：均方位移（Mean Square Displacement, MSD）和扩散系数（Diffusion Coefficient, DC）。结果表明，增加链长可提高密度与T_g，但减少UFV，从而降低分子迁移性；提高ACN含量则使密度与T_g上升，而其他结构与动态参数均下降；相比之下，T-B含量变化对密度影响较小，但T_g、UFV和T_g均随T-B比例提高而增加。值得注意的是，动态参数（MSD与DC）在T-B比例为60 mol%时达到最大值。本研究从分子层面揭示了单体组成与链结构对NBR性能的调控机制，为理性设计具有特定性能的NBR材料提供了理论指导。