氢气在高密度聚乙烯材料中的渗透性研究

摘要

文章采用实验与模拟相结合的方法研究温度、压力等因素对氢气分子在聚乙烯中的运动、溶解、扩散和渗透的影响规律，基于分子动力学方法和分子蒙特卡洛方法对氢气分子的渗透过程进行模拟，检测并分析氢气渗透对聚乙烯耐热性能的影响，探讨氢气在聚乙烯材料中的渗透过程行为。结果表明：温度对溶解度影响不大，对扩散系数和渗透系数影响较大，当温度从30℃升高至60℃，渗透系数约为原来的3倍。压力对溶解度系数、扩散系数、渗透系数均有影响，但影响规律不同，溶解度系数随着压力的增加先增大后减小，扩散系数随着压力的增大而增大，渗透系数随着压力的升高基本呈减小趋势。氢气在聚乙烯中吸附并不是均匀吸附，整个聚乙烯结构中势能越低的位置吸附密度越高，整体吸附值符合Langmuir吸附模型。氢气在高密度聚乙烯（HDPE）中渗透后导致吸热峰强度降低，结晶度下降。长时间的渗透可能会导致材料的力学性能、渗透性等降低。

关键词

聚乙烯 / 氢气 / 渗透 / 溶解度 / 扩散