Топологическое (QSPR) моделирование физических свойств полимерных систем посредством оптимальных дескрипторов

Аннотация

Объекты исследования: объектами исследования являются синтетические полимеры, а также низкомолекулярные соединения. Предметом исследования было установление количественной взаимосвязи «структура-свойство» в выбранном ряду соединений и систем. Цель работы: разработка топологического QSPR моделирования для прогнозирования физических свойств полимеров на основе анализа информации об их структуре с использованием оптимальных дескрипторов, основанных на статистических закономерностях как теоретической основы для определения свойств и целенаправленного синтеза полимеров. Методы исследования: для построения зависимостей «структура-свойство» была опробована оптимизация корреляционных весов локальных инвариантов графов. По сути, данный подход является гибридом аддитивной схемы и регрессионного анализа на основе структурных дескрипторов. Полученные результаты и их новизна: состоит в разработке новой методики проведения изысканий по проблеме «структура-свойство», позволяющая проводить этот поиск не только для индивидуальных веществ, но и для смесей полимер-растворитель. Впервые использованы оптимальные дескрипторы, для установления корреляций «структура-свойство». Оценено использование данных дескрипторов, основанных на оптимизации корреляционных весов локальных инвариантов графов для прогнозирования физических свойств одно- и двухкомпонентных полимерных систем. Впервые на основе оптимальных дескрипторов были получены модели температур стеклования полиариленоксидов, температур плавления олигофениленов, коэффициентов распределения октанол-вода органических веществ, а также параметров Флори-Хаггинса, нижних критических температур смешения и характеристической вязкости двухкомпонентных систем полимер-растворитель. Практическая значимость: полученные в ходе расчетов модели различных характеристик полимерных систем позволят предсказывать указанные характеристики для широкого ряда одно- и двухкомпонентных систем полимер-растворитель, расчетным путем, что делает необязательным проведение сложных и дорогостоящих, а иногда просто технически трудоемких экспериментов. Область применения: методика исследования, полученные модели "структура-свойство" и алгоритмы прогнозирования, могут использоваться: • для анализа наборов полимерных структур с целью отбора перспективных структур для технологической реализации практических задач в области физики и химии высокомолекулярных соединений; • в научной работе в области материаловедения при исследовании зависимости структура - свойство для высокомолекулярных одно- и двухкомпонентных систем; • в образовательном процессе материаловедения в высших учебных заведениях.