高分子材料的表面改性研究-低場核磁技術

高分子材料介紹

高分子材料也稱為聚合物材料，它是一類以高分子化合物為基體，再配以其他添加劑所構成的材料。高分子材料分類方法有很多，最貼近我們生活的是按應用分類，可以分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復合材料等。其中，橡膠、塑料是大家最熟悉的材料。橡膠是一類線型柔性高分子聚合物。其分子鏈間次價力小，分子鏈柔性好，在外力作用下可產生較大形變，除去外力后能迅速恢復原狀。塑料是以合成樹脂或化學改性的天然高分子為主要成分，再加入填料、增塑劑和其他添加劑制得。其分子間次價力、模量和形變量等介于橡膠和纖維之間。

高分子材料特性

很多高分子材料分子結構中存在極易老化的基團，那么通過材料的分子結構設計或改性，以不易老化的基團替代易老化的基團，往往可以起到良好的效果。或者是在高分子分子鏈上通過接枝或共聚的方法引入具有抗老化作用的功能基團或結構，賦予材料本身以優異的抗老化功能，也是研究工作者們常采用的方法，但成本較高，暫且不能實現大規模的生產和應用。

高分子材料的表面改性常用方法有：

接枝：就是在高分子的主鏈上接上各種側鏈，高分子就由線型變成支鏈型了。

嵌段：在高分子的主鏈中插入其它鏈段。比如在聚氨酯鏈中插入聚乳酸鏈段，材料就從不能降解變得可以降解了。

交聯：就是讓原先是線型或支鏈型的高分子變成網狀，耐熱性、強度都會提高。

高分子材料研究低場核磁技術原理

高分子聚合物內的溶劑部分流動性強,衰減最慢;非交聯段具有一定的分子運動特性,衰減相對較慢;而交聯段所受束縛程度大,分子運動特性小,衰減較快。相比傳統的SE或CPMG序列采集的不同,采用MSE-CPMG新序列采集時,通過施加組合脈沖使得核磁共振信號在死時間范圍內來回反轉從而盡量維持原始的核磁共振信號強度,以此實現更加短的弛豫信息采集,交聯度的測試準確性進一步提高。

粉體表面改性研究-低場核磁技術

超細粉體具有常規材料難以比擬的優異性能，在先進陶瓷、微電子、航天航空、生物制藥、光學檢測等領域獲得了廣泛的應用，但由于穩定性低、易發生團聚和難于分散，需要對超細粉體進行適當的表面處理以改善顆粒的表面特性和提高其分散性能，達到應用要求。

粉體表面改性方法

粉體表面改性方法是指改變非金屬礦物粉體表面或界面的物理化學性質的方法，主要有表面物理涂覆、化學包覆、無機沉淀包覆或薄膜、機械力化學、化學插層等。目前工業上粉體表面改性常用的方法主要有表面化學包覆改性法、沉淀反應改性法、機械化學改性法和復合法。

粉體表面改性研究進展

目前，粉體表面改性技術成為熱點研發方向之一。目前取得的進展主要是納米金屬或氧化物、氫氧化物、碳酸鹽表面改性的復合礦物粉體材料，如金屬/空心微珠復合粉體、金屬氧化物/硅灰石復合粉體、納米TiO2/多孔礦物復合粉體、金屬氧化物/重晶石復合粉體、金屬氧化物/云母復合粉體等。

在實際生產過程中，正確評價表面改性效果，對及時調整改性劑、工藝與設備參數等至關重要。低場核磁共振技術可用于粉體表面改性研究，特別是懸浮體系的表面特性研究。

低場核磁技術用于粉體表面改性研究的基本原理：

對于潤濕的顆粒體系，顆粒表面會附著一層液相分子，這些液相分子因無機相表面的吸附作用而運動受限。但未與顆粒相接觸的液相分子運動是自由的，液相分子的馳豫時間（relaxation time）與它所處的運動狀態密切相關，自由狀態的液相分子的核磁馳豫時間要比束縛狀態的液相分子的馳豫時間長得多，顆粒分散性更好的體系吸附溶劑量相對更多，弛豫時間也就更短。因此，可以利用低場核磁共振技術來測量懸浮液體系的馳豫時間，并計算顆粒的濕潤比表面積（可利用的吸附表面積），進而用來研究顆粒的團聚狀態、分散性穩定性、親和性以及潤濕性等問題。

納米二氧化硅表面改性研究-低場核磁技術

納米二氧化硅具有常規材料難以比擬的優異性能，在先進陶瓷、微電子、航天航空、生物制藥、光學檢測等領域獲得了廣泛的應用，但由于穩定性低、易發生團聚和難于分散，需要對超細粉體進行適當的表面處理以改善顆粒的表面特性和提高其分散性能，達到應用要求。

納米二氧化硅表面改性方法

納米二氧化硅表面改性方法是指改變非金屬礦物粉體表面或界面的物理化學性質的方法，主要有表面物理涂覆、化學包覆、無機沉淀包覆或薄膜、機械力化學、化學插層等。目前工業上粉體表面改性常用的方法主要有表面化學包覆改性法、沉淀反應改性法、機械化學改性法和復合法。

在實際生產過程中，正確評價表面改性效果，對及時調整改性劑、工藝與設備參數等至關重要。低場核磁共振技術可用于粉體表面改性研究，特別是懸浮體系的表面特性研究。

低場核磁技術用于納米二氧化硅表面改性劑研究的基本原理：

對于潤濕的顆粒體系，顆粒表面會附著一層液相分子，這些液相分子因無機相表面的吸附作用而運動受限。但未與顆粒相接觸的液相分子運動是自由的，液相分子的馳豫時間（relaxation time）與它所處的運動狀態密切相關，自由狀態的液相分子的核磁馳豫時間要比束縛狀態的液相分子的馳豫時間長得多，顆粒分散性更好的體系吸附溶劑量相對更多，弛豫時間也就更短。因此，可以利用低場核磁共振技術來測量懸浮液體系的馳豫時間，并計算顆粒的濕潤比表面積（可利用的吸附表面積），進而用來研究顆粒的團聚狀態、分散性穩定性、親和性以及潤濕性等問題。

無機粉體表面改性研究-低場核磁技術

超細粉體具有常規材料難以比擬的優異性能，在先進陶瓷、微電子、航天航空、生物制藥、光學檢測等領域獲得了廣泛的應用，但由于穩定性低、易發生團聚和難于分散，需要對超細粉體進行適當的表面處理以改善顆粒的表面特性和提高其分散性能，達到應用要求。

粉體表面改性方法

粉體表面改性方法是指改變非金屬礦物粉體表面或界面的物理化學性質的方法，主要有表面物理涂覆、化學包覆、無機沉淀包覆或薄膜、機械力化學、化學插層等。目前工業上粉體表面改性常用的方法主要有表面化學包覆改性法、沉淀反應改性法、機械化學改性法和復合法。

粉體表面改性研究進展

目前，粉體表面改性技術成為熱點研發方向之一。目前取得的進展主要是納米金屬或氧化物、氫氧化物、碳酸鹽表面改性的復合礦物粉體材料，如金屬/空心微珠復合粉體、金屬氧化物/硅灰石復合粉體、納米TiO2/多孔礦物復合粉體、金屬氧化物/重晶石復合粉體、金屬氧化物/云母復合粉體等。

在實際生產過程中，正確評價表面改性效果，對及時調整改性劑、工藝與設備參數等至關重要。低場核磁共振技術可用于粉體表面改性研究，特別是懸浮體系的表面特性研究。

低場核磁技術用于無機粉體表面改性研究的基本原理：

對于潤濕的顆粒體系，顆粒表面會附著一層液相分子，這些液相分子因無機相表面的吸附作用而運動受限。但未與顆粒相接觸的液相分子運動是自由的，液相分子的馳豫時間（relaxation time）與它所處的運動狀態密切相關，自由狀態的液相分子的核磁馳豫時間要比束縛狀態的液相分子的馳豫時間長得多，顆粒分散性更好的體系吸附溶劑量相對更多，弛豫時間也就更短。因此，可以利用低場核磁共振技術來測量懸浮液體系的馳豫時間，并計算顆粒的濕潤比表面積（可利用的吸附表面積），進而用來研究顆粒的團聚狀態、分散性穩定性、親和性以及潤濕性等問題。

低場核磁技術用于橡膠老化研究

橡膠老化現象

由于橡膠制品的使用越來越頻繁，橡膠產品在多數人的印象中是性能優異且各方面使用體驗都很好，許多老客戶也慢慢感覺到橡膠制品老化的現象，橡膠制品為什么會出現老化現象。

橡膠產品為什么會出現老化？

橡膠樹脂的粘合性比許多橡膠都要高，但橡膠同其它橡膠一樣，也會發生老化現象，由于內部分子鏈斷裂，使橡膠的性能發生了很大的變化。對于橡塑制品來說，橡膠產品危害蕞大的就是紫外線，紫外線會直接導致橡膠分子鏈的斷裂，這是因為橡膠制品可吸收光能使橡膠內產生自由分子。

橡膠產品老化的原因主要有以下三點：

1. 經常有高溫或高溫環境。高溫度會加速橡膠材料的氧化環境，從而導致老化。

2. 化學因素。歸根結底，橡膠材料是一種化學物質，有些化學因素會加速其老化。

3. 臭氧。硅材料很怕臭氧，會使橡膠制品的性能迅速下降，老化得很快。

橡膠老化的試驗方法：

橡膠老化是橡膠性能受損的主要原因之一。由于產品的配方和使用條件各異，老化歷程快慢不一，所以，需要通過檢測技術對橡膠樣品進行測試，以評定橡膠老化的程度及其對性能的影響。低場核磁技術可用于橡膠老化檢測。

低場核磁技術研究橡膠老化基本原理：

紐邁VTMR系列低場核磁共振分析儀

低場核磁共振技術是通過測定恒定磁場強度下樣品中1H的弛豫時間,從而獲得分子結構動態信息的方法。其基本原理是通過施加射頻脈沖給予處于恒定磁場中的樣品,使氫質子發生共振,質子所吸收的射頻波能量以非輻射的方式釋放后返回到基態,此過程被稱為弛豫過程。弛豫又可分為橫向弛豫和縱向弛豫,樣品內部氫質子所處物理化學環境及存在狀態決定了弛豫時間的長短。從物理機制上,核磁弛豫過程是自旋氫原子核與環境之間通過相互作用進行能量交換的過程。核磁共振是自旋不為零的原子在靜磁場中被磁化后,與特定射頻場產生共振吸收現象,吸收射頻脈沖能量后自旋核與周圍物質相互作用,釋放能量,并恢復初始狀態過程。

橡膠老化是交聯體系發生變化的綜合過程,核磁共振的弛豫機制對這種變化具有高敏感性,其主要表現為橫向弛豫時間T2隨反應時間延長的規律性變化。因此通過研究老化過程中橡膠樣品的弛豫時間變化規律及其與老化性能的關系,就可以間接評估橡膠老化的特性。

低場核磁技術用于硅橡膠相容性研究

相容性的定義：

相容性是指共混物各組分彼此相互容納，形成宏觀均勻材料的能力。大量的實際研究結果表明，不同聚合物對之間相互容納的能力，是有著很懸殊的差別的。某些聚合物對之間，可以具有及好的相容性；而另一些聚合物對之間則只有有限的相容性；還有一些聚合物對之間幾乎沒有相容性。由此，可按相容的程度劃分為完荃相容、部分相容和不相容。相應的聚合物對，可分別稱為完荃相容體系、部分相容體系和不相容體系。

化工領域相容性

相容性好，是指添加劑(如溶劑、增塑劑等)能長期、穩定、均勻地存在于系統中。相容性不好，液態樹脂會出現分層現象。塑料制品的析出物若為固體，稱為“噴霜”，若為液體，稱為“出汗”，均影響產品質量和外觀。

聚合物的相容性

聚合物對之間的相容性，可以通過聚合物共混物的形態反映出來。完荃相容的聚合物共混體系，其共混物可形成均相體系。因而，形成均相體系的判據亦可作為聚合物對完荃相容的判據。

紐邁PQ001系列低場核磁共振分析儀

低場核磁技術用于硅橡膠相容性研究基本原理：

低場核磁法的主要檢測對象是氫核(1H),由于聚合物中不同鏈段上的H所處的周圍環境不一致,H的自旋磁矩(核自旋)存在差異。施加射頻脈沖后,自旋系統在恢復熱平衡狀態的過程中表現出來的弛豫行為不同,通過弛豫時間的差異可以體系聚合物的分子動力學信息。而分子分子動力學信息直接與聚合物的交聯密度、老化、填充劑相關。

在聚合物種，當兩種聚合相互接觸，聚合物鏈彼此相容的情況下，物理交換在T2弛豫過程的時間尺度上通常是緩慢的。由于物理吸附，聚合物鏈大部分固定化。分子流動性也受到很大限制。通過T2弛豫的變化能非常靈敏的檢測到聚合物是否相容。

低場核磁技術用于增塑劑相容性研究

相容性的定義：

相容性是指共混物各組分彼此相互容納，形成宏觀均勻材料的能力。大量的實際研究結果表明，不同聚合物對之間相互容納的能力，是有著很懸殊的差別的。某些聚合物對之間，可以具有及好的相容性；而另一些聚合物對之間則只有有限的相容性；還有一些聚合物對之間幾乎沒有相容性。由此，可按相容的程度劃分為完荃相容、部分相容和不相容。相應的聚合物對，可分別稱為完荃相容體系、部分相容體系和不相容體系。

化工領域相容性

相容性好，是指添加劑(如溶劑、增塑劑等)能長期、穩定、均勻地存在于系統中。相容性不好，液態樹脂會出現分層現象。塑料制品的析出物若為固體，稱為“噴霜”，若為液體，稱為“出汗”，均影響產品質量和外觀。

聚合物的相容性

聚合物對之間的相容性，可以通過聚合物共混物的形態反映出來。完荃相容的聚合物共混體系，其共混物可形成均相體系。因而，形成均相體系的判據亦可作為聚合物對完荃相容的判據。

紐邁PQ001系列低場核磁共振分析儀

低場核磁技術用于增塑劑相容性研究基本原理：

低場核磁法的主要檢測對象是氫核(1H),由于聚合物中不同鏈段上的H所處的周圍環境不一致,H的自旋磁矩(核自旋)存在差異。施加射頻脈沖后,自旋系統在恢復熱平衡狀態的過程中表現出來的弛豫行為不同,通過弛豫時間的差異可以體系聚合物的分子動力學信息。而分子分子動力學信息直接與聚合物的交聯密度、老化、填充劑相關。

在聚合物種，當兩種聚合相互接觸，聚合物鏈彼此相容的情況下，物理交換在T2弛豫過程的時間尺度上通常是緩慢的。由于物理吸附，聚合物鏈大部分固定化。分子流動性也受到很大限制。通過T2弛豫的變化能非常靈敏的檢測到聚合物是否相容。

低場核磁技術用于聚氨酯相容性研究

相容性的定義：

相容性是指共混物各組分彼此相互容納，形成宏觀均勻材料的能力。大量的實際研究結果表明，不同聚合物對之間相互容納的能力，是有著很懸殊的差別的。某些聚合物對之間，可以具有及好的相容性；而另一些聚合物對之間則只有有限的相容性；還有一些聚合物對之間幾乎沒有相容性。由此，可按相容的程度劃分為完荃相容、部分相容和不相容。相應的聚合物對，可分別稱為完荃相容體系、部分相容體系和不相容體系。

化工領域相容性

相容性好，是指添加劑(如溶劑、增塑劑等)能長期、穩定、均勻地存在于系統中。相容性不好，液態樹脂會出現分層現象。塑料制品的析出物若為固體，稱為“噴霜”，若為液體，稱為“出汗”，均影響產品質量和外觀。

聚合物的相容性

聚合物對之間的相容性，可以通過聚合物共混物的形態反映出來。完荃相容的聚合物共混體系，其共混物可形成均相體系。因而，形成均相體系的判據亦可作為聚合物對完荃相容的判據。

紐邁PQ001系列低場核磁共振分析儀

低場核磁技術用于聚氨酯相容性研究基本原理：

低場核磁法的主要檢測對象是氫核(1H),由于聚合物中不同鏈段上的H所處的周圍環境不一致,H的自旋磁矩(核自旋)存在差異。施加射頻脈沖后,自旋系統在恢復熱平衡狀態的過程中表現出來的弛豫行為不同,通過弛豫時間的差異可以體系聚合物的分子動力學信息。而分子分子動力學信息直接與聚合物的交聯密度、老化、填充劑相關。

在聚合物種，當兩種聚合相互接觸，聚合物鏈彼此相容的情況下，物理交換在T2弛豫過程的時間尺度上通常是緩慢的。由于物理吸附，聚合物鏈大部分固定化。分子流動性也受到很大限制。通過T2弛豫的變化能非常靈敏的檢測到聚合物是否相容。

低場核磁技術用于涂料相容性研究

相容性的定義：

相容性是指共混物各組分彼此相互容納，形成宏觀均勻材料的能力。大量的實際研究結果表明，不同聚合物對之間相互容納的能力，是有著很懸殊的差別的。某些聚合物對之間，可以具有及好的相容性；而另一些聚合物對之間則只有有限的相容性；還有一些聚合物對之間幾乎沒有相容性。由此，可按相容的程度劃分為完荃相容、部分相容和不相容。相應的聚合物對，可分別稱為完荃相容體系、部分相容體系和不相容體系。

化工領域相容性

相容性好，是指添加劑(如溶劑、增塑劑等)能長期、穩定、均勻地存在于系統中。相容性不好，液態樹脂會出現分層現象。塑料制品的析出物若為固體，稱為“噴霜”，若為液體，稱為“出汗”，均影響產品質量和外觀。

聚合物的相容性

聚合物對之間的相容性，可以通過聚合物共混物的形態反映出來。完荃相容的聚合物共混體系，其共混物可形成均相體系。因而，形成均相體系的判據亦可作為聚合物對完荃相容的判據。

紐邁PQ001系列低場核磁共振分析儀

低場核磁技術用于涂料相容性研究基本原理：

低場核磁法的主要檢測對象是氫核(1H),由于聚合物中不同鏈段上的H所處的周圍環境不一致,H的自旋磁矩(核自旋)存在差異。施加射頻脈沖后,自旋系統在恢復熱平衡狀態的過程中表現出來的弛豫行為不同,通過弛豫時間的差異可以體系聚合物的分子動力學信息。而分子分子動力學信息直接與聚合物的交聯密度、老化、填充劑相關。

在聚合物種，當兩種聚合相互接觸，聚合物鏈彼此相容的情況下，物理交換在T2弛豫過程的時間尺度上通常是緩慢的。由于物理吸附，聚合物鏈大部分固定化。分子流動性也受到很大限制。通過T2弛豫的變化能非常靈敏的檢測到聚合物是否相容。

水凝膠網絡結構研究-低場核磁技術

水凝膠是一類為親水的三維網絡結構凝膠，它在水中迅速溶脹并在此溶脹狀態可以保持大量體積的水而不溶解。由于存在交聯網絡，水凝膠可以溶脹和保有大量的水，水的吸收量與交聯度密切相關。交聯度越高，吸水量越低。水凝膠中的水含量可以低到百分之幾，也可以高達99%。

水凝膠具有良好的生物相容性、低毒性和可生物降解性等特性，用途非常廣泛。水凝膠溶脹過程與水的傳輸和凝膠網絡結構有關，因此，溶脹性能是評價水凝膠的重要參數。

凝膠的溶脹性評價方法

目前關于溶脹行為的研究主要是通過測量溶脹水凝膠的重量或體積變化來計算溶脹率。然而，該方法需要從溶液中取出水凝膠并用濾紙擦拭以去除多余的表面水，擦拭過程容易影響測定的準確度和重復性，從而產生意想不到的誤差。

水凝膠網絡結構研究-低場核磁技術

低場核磁共振（LF-NMR）在研究基于水遷移率的聚合物網絡的水傳輸和微觀結構方面具有巨大潛力。與高分辨率核磁共振不同，低場核磁共振（LF-NMR）主要用于通過測量弛豫時間來闡明反映結構異質性和相互作用的分子遷移率。研究表明，低場核磁共振（LF-NMR）是一種快速、wu創、無損的測定水組分分布的方法。低場核磁可標準氫鍵與周圍水分子之間的相互作用。

對于水凝膠，不同環境中的水，如凝膠內水或外水，可能表現出不同的弛豫性質。T2組分對應的幅度可以定量并計算膨脹率。此外，基于T2值與水凝膠網絡網孔尺寸之間的比例關系，可以描繪溶脹過程中由于濃度效應引起的水凝膠網絡網孔尺寸變化。因此，低場核磁共振（LF-NMR）可以作為研究水凝膠溶脹過程中水的動態傳輸和微觀結構變化的有力工具。此外，低場核磁共振（LF-NMR）不需將水凝膠從溶脹體系中取出，即可直接原位測量水凝膠的T2分布。

低場核磁技術用于橡膠抗老化研究

橡膠老化現象

由于橡膠制品的使用越來越頻繁，橡膠產品在多數人的印象中是性能優異且各方面使用體驗都很好，許多老客戶也慢慢感覺到橡膠制品老化的現象，橡膠制品為什么會出現老化現象。

橡膠產品為什么會出現老化？

橡膠樹脂的粘合性比許多橡膠都要高，但橡膠同其它橡膠一樣，也會發生老化現象，由于內部分子鏈斷裂，使橡膠的性能發生了很大的變化。對于橡塑制品來說，橡膠產品危害zui大的就是紫外線，紫外線會直接導致橡膠分子鏈的斷裂，這是因為橡膠制品可吸收光能使橡膠內產生自由分子。

橡膠產品老化的原因主要有以下三點：

1. 經常有高溫或高溫環境。高溫度會加速橡膠材料的氧化環境，從而導致老化。

2. 化學因素。歸根結底，橡膠材料是一種化學物質，有些化學因素會加速其老化。

3. 臭氧。硅材料很怕臭氧，會使橡膠制品的性能迅速下降，老化得很快。

橡膠老化的試驗方法：

橡膠老化是橡膠性能受損的主要原因之一。由于產品的配方和使用條件各異，老化歷程快慢不一，所以，需要通過檢測技術對橡膠樣品進行測試，以評定橡膠老化的程度及其對性能的影響。低場核磁技術可用于橡膠老化檢測。

低場核磁技術研究橡膠抗老化基本原理：

紐邁VTMR系列低場核磁共振分析儀

低場核磁共振技術是通過測定恒定磁場強度下樣品中1H的弛豫時間,從而獲得分子結構動態信息的方法。其基本原理是通過施加射頻脈沖給予處于恒定磁場中的樣品,使氫質子發生共振,質子所吸收的射頻波能量以非輻射的方式釋放后返回到基態,此過程被稱為弛豫過程。弛豫又可分為橫向弛豫和縱向弛豫,樣品內部氫質子所處物理化學環境及存在狀態決定了弛豫時間的長短。從物理機制上,核磁弛豫過程是自旋氫原子核與環境之間通過相互作用進行能量交換的過程。核磁共振是自旋不為零的原子在靜磁場中被磁化后,與特定射頻場產生共振吸收現象,吸收射頻脈沖能量后自旋核與周圍物質相互作用,釋放能量,并恢復初始狀態過程。

橡膠老化是交聯體系發生變化的綜合過程,核磁共振的弛豫機制對這種變化具有高敏感性,其主要表現為橫向弛豫時間T2隨反應時間延長的規律性變化。因此通過研究老化過程中橡膠樣品的弛豫時間變化規律及其與老化性能的關系,就可以間接評估橡膠老化的特性。

低場核磁反演技術

無論是低場核磁縱向弛豫還是低場核磁橫向弛豫，對于決大多數樣品來說，低場核磁弛豫信號都可以用多指數函數來表達。通常情況下，分別利用CPMG實驗和IR實驗來檢測樣品的橫向弛豫過程和縱向弛豫過程，低場核磁弛豫信號的數學表達式如公式(1)和公式(2)所示：

其中fi表示樣品中第i種成分的信號強度，總信號的大小是所有成分產生信號大小的總和，T2i和T1i表示樣品中第i種成分的橫向弛豫時間和縱向弛豫時間。

低場核磁反演技術：

弛豫信號反演的目標是通過上面的公式(1)、公式(2)來計算樣品中的每個值(或者稱為樣品中質子分布的密度函數，也稱為T1分布或T2分布)。下面采用矩陣的形式重新改寫上述數學表達式：

Y=A * F

低場核磁反演技術實例：

以多組分T2反演為例，如下圖，左邊是回波串，右邊是反演結果（T2分布）。下式表示每一個回波的等式系統。一般物質的T2分布是一個連續函數，但是為簡化反演，計算使用一個多指數模型，并假定T2分布包含有m個獨立的弛豫時間T2i，對應的幅值分量為fi。T2i的值是預先選定的（如0.5ms，1ms，2ms，4ms，8ms，16ms，32ms，64ms，128ms，256ms，512ms，…）。反演的過程主要是確定每個分布的孔隙度分量.

低場核磁反演技術（T2分布）

定組分反演和二維反演在原理上和多組分反演都是一致的，是一個設置模型不斷尋優的過程。不同的方法間，模型函數和尋優方法會有稍許不同。

低場核磁反演方法研究

無論是低場核磁縱向弛豫還是低場核磁橫向弛豫，對于決大多數樣品來說，低場核磁弛豫信號都可以用多指數函數來表達。通常情況下，分別利用CPMG實驗和IR實驗來檢測樣品的橫向弛豫過程和縱向弛豫過程，低場核磁弛豫信號的數學表達式如公式(1)和公式(2)所示：

其中fi表示樣品中第i種成分的信號強度，總信號的大小是所有成分產生信號大小的總和，T2i和T1i表示樣品中第i種成分的橫向弛豫時間和縱向弛豫時間。

低場核磁反演方法研究：

弛豫信號反演的目標是通過上面的公式(1)公式(2)來計算樣品中的每個值(或者稱為樣品中質子分布的密度函數，也稱為T1分布或T2分布)。下面采用矩陣的形式重新改寫上述數學表達式：

Y=A * F

低場核磁反演方法研究實例：

以多組分T2反演為例，如下圖，左邊是回波串，右邊是反演結果（T2分布）。下式表示每一個回波的等式系統。一般物質的T2分布是一個連續函數，但是為簡化反演，計算使用一個多指數模型，并假定T2分布包含有m個獨立的弛豫時間T2i，對應的幅值分量為fi。T2i的值是預先選定的（如0.5ms，1ms，2ms，4ms，8ms，16ms，32ms，64ms，128ms，256ms，512ms，…）。反演的過程主要是確定每個分布的孔隙度分量.

低場核磁反演方法研究（T2分布）

定組分反演和二維反演在原理上和多組分反演都是一致的，是一個設置模型不斷尋優的過程。不同的方法間，模型函數和尋優方法會有稍許不同。

彈性聚氨酯膠粘劑交聯研究(低場核磁技術)

什么是聚氨酯膠粘劑？

聚氨酯膠粘劑是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團（－NHCOO－）或異氰酸酯基（－NCO）的膠粘劑。聚氨酯膠粘劑分為多異氰酸酯和聚氨酯兩大類。多異氰酸酯分子鏈中含有異氰基（-NCO）和氨基甲酸酯基（-NH-COO-），故聚氨酯膠粘劑表現出高度的活性與極性。與含有活潑氫的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料，以及金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有優良的化學粘接力。

聚氨酯膠粘劑的多樣性為許多粘接難題都準備了解決的方法，且特別適用于其他類型膠粘劑不能粘接或粘接有困難的地方。此外，聚氨酯膠粘劑還具有韌性可調節、粘合工藝簡便、及佳的耐低溫性能以及優良的穩定性等等特性。正是由于聚氨酯膠粘劑這種優良的粘接性能和對多種基材的粘接適應性，使其應用領域不斷擴大，在國內外近年來成為發展最快的膠粘劑。

單組份聚氨酯膠粘劑的特點及應用

聚氨酯膠粘劑除具有無毒、無污染、使用方便等優點，還具有其它膠粘劑所沒有的優點，即優良的耐低溫、耐溶劑、耐老化、耐臭氧及耐細菌性能。廣泛應用于彈性橡膠地墊、硬質橡膠地磚和鋪設塑膠跑道運動場中。高速列車的生產對于聚氨酯膠粘劑的使用需求也大大增加，聚氨酯在車輛上承擔著玻璃粘接、地板粘接、嵌縫填充、密封防水等各種不可少的作用。

低場核磁技術用于彈性聚氨酯膠粘劑交聯研究

檢測聚氨酯交聯度一直都是行業難題,傳統的溶脹法測試精度低、受人為主觀因素較大。在核磁法中,聚合物弛豫衰減曲線隨樣品內部組分狀態的改變而改變,通過核磁弛豫技術可快速無損獲得交聯鏈與非交聯鏈信號以得到交聯度。

高分子聚合物內的溶劑部分流動性*強,衰減最慢;非交聯段具有一定的分子運動特性,衰減相對較慢;而交聯段所受束縛程度大,分子運動特性小,衰減較快。相比傳統的SE或CPMG序列采集的不同,采用MSE-CPMG新序列采集時,通過施加組合脈沖使得核磁共振信號在死時間范圍內來回反轉從而盡量維持原始的核磁共振信號強度,以此實現更加短的弛豫信息采集,交聯度的測試準確性進一步提高。

紐邁VTMR系列低場核磁分析儀

低場核磁技術研究彈性聚氨酯膠粘劑交聯原理:

低場核磁共振分析技術是利用脈沖激發材料樣品中的氫質子發生共振,停止脈沖后,氫質子發生弛豫。樣品中處于不同狀態的氫質子的弛豫時間是不同的。對其弛豫信號進行檢測分析研究可以直接或者間接檢測材料的某些特性。低場核磁法是利用低場核磁共振分析技術,通過對烴鏈上的H分子運動進行評價,根據弛豫分析模型解析出樣品的交聯度。測試過程無需化學品、對樣品無損,測試速度快,一般3分鐘以內即可完成測試。

交聯網絡模型