In this study, a three-dimensional off-lattice kinetic Monte Carlo-Molecular Dynamics (KMC-MD) simulation framework [Comp. Mat. Sci. 229, 112421 (2023)] is used to investigate the dehydrochlorination/conjugation transformation of polyvinyl chloride (PVC) in sodium hydroxide (NaOH) with atomistic resolutions at experimental timescales (103 – 106 s). Our framework enables an examination of the competing reaction pathways and molecular-scale changes influenced by various solvents (acetone, ethylene glycol, triethylene glycol, tetrahydrofuran, and bio-derived solvents), as well as the influence of varying molecular weight distributions, NaOH concentrations, and temperatures. The algorithm simulates bond cleavage and formation during the KMC stages, whereas the MD stage is dedicated to the relaxation and thermalization of the PVC-NaOH-solvent system. The framework allows us to capture important configurational aspects (mixing, correlations, clustering, etc.) that are not accessible with a traditional microkinetic model, and it potentially allows us to perform benchmarking at experimental timescales.

中文翻译：

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用于模拟聚氯乙烯脱氯化氢的集成离晶格动力学蒙特卡洛 （KMC）-分子动力学 （MD） 框架


在本研究中，三维离晶格动力学蒙特卡洛分子动力学 （KMC-MD） 模拟框架 [Comp. Mat. Sci. 229， 112421 （2023）] 用于研究聚氯乙烯 （PVC） 在氢氧化钠 （NaOH） 中的脱氯化氢/共轭转化，在实验时间尺度 （103 – 106 s） 具有原子分辨率。我们的框架能够检查受各种溶剂（丙酮、乙二醇、三甘醇、四氢呋喃和生物衍生溶剂）影响的竞争反应途径和分子尺度变化，以及不同分子量分布、NaOH 浓度和温度的影响。该算法模拟 KMC 阶段的键裂解和形成，而 MD 阶段专门用于 PVC-NaOH-溶剂系统的松弛和热化。该框架使我们能够捕获传统微动力学模型无法实现的重要配置方面（混合、相关性、聚类等），并且它可能允许我们在实验时间尺度上进行基准测试。