Molecular Dynamic Simulation of Adsorption of tri-Bisphenol-A-Diglycidyl Ether on Montmorillonite

Document Type : Research Article

Authors

Department of Chemistry, Ardabil Branch, Islamic Azad University, Ardabil, I.R. IRAN

Abstract

In this research, adsorption of six tri-bisphenol-A-diglycidyl ether oligomers on montmorillonite are investigated using molecular dynamics simulation method at  298, 323, and 348k. At the beginning of the simulation, the distance between oligomers and Montmorillonite is set greater than cut-off distance; but, the distance between oligomer chains is smaller than the cut-off distance. During the simulation, the oligomer chains are adsorbed on the surface and after temperature and pressure equilibration, sampling is done for data analysis. The results show that the adsorption of oligomer chains on Montmorillonite is done via etheric Oxygens of oligomer chains. The etheric oxygen has a partial negative charge and reacts sufficiently with positive calcium ions of Montmorillonite. The result of this interaction is the strong adsorption of oligomer chains on Montmorillonite. Increasing temperature causes an increase in distance between adsorbed oligomer chains, but, does not strong effect on adsorption of chains on surface.

Keywords

Main Subjects

References

[1] ثابت زاده، مریم؛ باقری، روح الله؛ معصومی، محمود، تهیه و بررسی ویژگی های آمیخته های پلی اتیلن سبک ـ نشاسته گرمانرم؛ قسمت اول: اثر سازگارکننده ی PE-g-MA بر خواص مکانیکی و رفتار جریان، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)32: 59 تا 69 (1392).
[2] آشوبی، فرزاد؛ موسوی، سید عباس؛ روستا آزاد، رضا، طراحی و ساخت یک واحد آزمایشگاهی برای جداسازی هیدروژن سولفید و کربن دی اکسید از متان با استفاده از تماس دهنده غشایی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)33: 21 تا 30 (1393).
[3] رهبر شمس کار، کبری؛ بیابانی، طیبه؛ سعیدی، محبوبه؛ علایی، ابراهیم، تأثیر نمک های پلی فسفات و ناکانول بر اندازه ذره های تری کلسیم فسفات در فرایند رسوب گیری آن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)30: 91 تا98 (1390).
[4] محمدی روشنده، جمشید؛ پوراسماعیل سلاکجانی، پیمان؛ اخلاصی کزج، کامل، بنزیله کردن پوسته شلتوک برنج و بررسی ویژگی های مکانیکی کامپوزیت های به دست آمده از آن با پلی استایرن و پلی کاپرولاکتون، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)33: 31 تا 39 (1393).
]5[کوکبی، یونس؛ امانی، حسین؛ کریمی نژاد، حسین، بررسی خاصیت ضد باکتریایی نانوذرات نقره در پلی استایرن‌های انبساطی دیرسوز و استاندارد، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)35: 161 تا 174 (1395).
[6] خانی، وجیهه؛ شریفی، لیلا؛ پیامی، آرش؛ کوهانی، حسین؛ میر حسینی، سید حسین، تهیه نانوپودر روی اکسید به روش سوختن ژل و استفاده از آن در ساخت پوشش های مقاوم به خوردگی کامپوزیتی پلیمر/ روی اکسید، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)34: 1 تا 11 (1394).
[7] Pizzi A., Mittal K.L., Handbook of adhesives technology, Marcel Dekker Inc., NewYork (2003).
[8] Gaw K.O., Kakimoto M., Polyimide-epoxy composites. Adv. Polym. Sci., 140: 107-136  (1999).
[9] Azeez A.A., Rhee K.Y., Park S.J., Hui D., Epoxy clay nanocomposites – processing, properties and applications: A review, Compos. Part B Eng., 45(1): 308-320 (2013).
[10] Pavlidou S., Papaspyrides C.D., A review on polymer-layered silicate nanocomposites, Prog. Polym. Sci., 33: 1119–98 (2008).
[11] Ke Y.C., Stroeve P., Polymer-layered silicate and silica nanocomposites, Elsevier Inc., Netherlands (2005).
[12] Theng B.K.G., Formation and properties of clay-polymer complexes, Elsevier Scientific publishing company, Amsterdam (1979).
[13] Calvert P., Potential applications of nanotubes, In: Ebbesen TW, editor. Carbon nanotubes, Boca Raton, FL: CRC Press (1996).
[14] Favier V., Canova G.R., Shrivastava S.C., Cavaille J.Y., Mechanical percolation in cellulose whisker nanocomposites, Polym. Eng. Sci., 37: 1732-1739 (1997).
[15] Chazeau L., Cavaille J.Y., Canova G., Dendievel R., Boutherin B., Viscoelastic properties of plasticized PVC reinforced with cellulose whiskers, J. Appl. Polym. Sci., 71: 1797-1808 (1999).
[16] Mark J.E., Ceramic-reinforced polymers and polymer-modified ceramics, Polym. Eng. Sci., 36: 2905-2920 (1996).
[17] Liu H.Y., Wang G.T., Mai Y.W., Zeng Y., On fracture toughness of nano-particle modified epoxy, Compos. Part B Eng., 42: 2170-2175 (2011).
[18] Von W.T., Patten T.E., Preparation of structurally well-defined polymernanoparticle hybrids with controlled/living radical polymerizations, J. Am. Chem. Soc., 121: 7409-7410 (1999).
[19] Herron N., Thorn D.L., Nanoparticles: uses and relationships to molecular cluster compounds, Adv. Mater., 10: 1173-1184 (1998).
[20] Ghiaci, M., Iterative Force-Field Calculation and Molecular Dynamics of Cyclooctanone, Iran. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 7(1): 33-46 (1988).
[21] Soleiman- Gorgani S., Samadizadeh M., Design of a New Nano Hinge Molecular Machine Based on Nitrogen Inversion: Computational Investigation, Iran. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 35(1): 11-15 (2016).
[22] Fatemi S.M., Foroutan M., Molecular Dynamics Simulations of Freezing Behavior of Pure Water and 14% Water-NaCl Mixture Using the Coarse-Grained Model, Iran. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 35(1): 1-10 (2016).
[23] Zhang X., Wu Y., Chen X., Wen H., Xiao S., Theoretical Study on Decomposition Mechanism of Insulating Epoxy Resin Cured by Anhydride, Polymers, 9: 341-350 (2017).
[24] Zhang J., Zhang T., Guan T., Ruan P., Ren D., Die W., Yu H., Li T., Spectroscopic and molecular modeling approaches to investigate the interaction of bisphenol A, bisphenol F and their diglycidyl ethers with PPARα, Chemosphere, 180: 253-258 (2017).
[25] Viani A., Gualtieri A.F., Artioli G., The nature of disorder in montmorillonite by simulation of X-ray powder patterns, ‎Am. Mineral., 87: 966-975 (2002).
[26] http://lammps.sandia.gov/
[27] Scocchi G., Posocco P., Fermeglia M., Pricl S., Polymer-Clay Nanocomposites: A Multiscale Molecular Modeling Approach, J. Phys. Chem. B 111(9): 2143-2151 (2007).
[28] Cygan T.R., Liang J. J., Kalinichev A.G., Molecular Models of Hydroxide, Oxyhydroxide, and Clay Phases and the Development of a General Force Field, J. Phys. Chem. B, 108(4): 1255-1266 (2004).
[29] Haile J.M., Molecular Dynamics Simulation: Elementary Methods, JOHN Wiley & Sons Inc., New York (1992).
[30] Kim D.H., Kim H.S., Investigation of hygroscopic and mechanical properties of nanoclay/epoxy system: Molecular dynamics simulations and experiments, Compos. Sci. Tech., 101: 110–120 (2014).

Files

Share

How to cite

Statistics