Cálculo de la energía libre del proceso de micelización de polímeros asociativos en soluciones mediante dinámica molecular

Abstract

En este trabajo de Dinámica Molecular de equilibrio se predice el cambio de la energía libre de Helmholtz (∆A), para soluciones de polímeros asociativos del tipo telequélico. La ∆A se calcula utilizando el método de Integración Termodinámica. Las cadenas de polímero y los sitios de solvente son simulados utilizando una escala de grano grueso en un ensamble NVT. Las simulaciones tienen lugar en el intervalo de concentración 0.03 ≤ c ≤ 0.25, de modo que es posible la formación de agregados. Considerando como configuración inicial un sistema con cadenas totalmente dispersas, un aumento en las interacciones de los stickers indica el inicio del proceso de micelización. Los resultados permiten establecer que en el proceso de micelización, la solución con mayor concentración experimenta una mayor cinética de agregación sin cambios significativos en el radio de giro y con formación de redes transitorias entre flores micelares. La disminución de la energía libre está asociada al movimiento de los stickers para formar agregados y alcanzar la estabilidad. Cuando las soluciones son termodinámicamente estables, la energía libre y la entropía configuracional disminuye y aumenta de forma no lineal con la concentración, respectivamente. Por debajo de la CMC, este comportamiento está asociado, con la formación del primer agregado termodinámicamente estable. Arriba de la CMC, se sugiere que la distribución de agregados más estable aumenta con la concentración de la solución, de modo que la energía libre continúa disminuyendo porque las asociaciones entre los agregados pueden conducir a una red transitoria de agregados (formación de puentes entre agregados).