核磁法测试交联密度原理介绍

环氧树脂交联密度-低场核磁法

环氧树脂属于热固性树脂，同固化剂混合后，通过环氧树脂分子和固化剂分子的相互接触、缠绕达到均匀分布的状态。环氧基同固化剂氨基中的活性氢发生缩合聚合反应，从而形成高分子量的环氧化合物，具备了耐热、高强度、耐水、耐溶剂、耐盐雾、粘接强度、耐压绝缘等使用性能。环氧树脂的物理状态变化是由化学变化引起的，逐步聚合的反应程度将直接影响固化物的zui终使用性能。

交联密度就是交联聚合物里面交联键的多少，一般用网链分子量的大小来表示。交联密度越大，也就是单位体积内的交联键越多，交联程度更大。对于用作塑料的交联聚合物来讲，比如环氧树脂，交联密度越大，其耐热性更好，拉伸强度增加，但是过高的交联度会导致冲击强度下降。对于用作橡胶的交联聚合物，比如各种橡胶，交联密度大，力学强度更好，回弹性更好。

环氧树脂交联密度是衡量聚合反应度的指标，交联密度对环氧树脂zui终性能的影响至关重要，一般环氧体系需要达到75%甚至更高的交联度，性能才能得到体现。

低场核磁法如何环氧树脂交联密度：

低场核磁法是研究高分子材料中分子动力学的一种非常重要和有效的手段．该技术的一个重要特点是可以通过合理的实验方法，实现对研究体系中从低频(Hz)到中频(kHz)乃至高频(MHz)范围内分子运动的观测．因此．核磁法非常适合研究高分子体系中各类不同尺度分子运动．高分子材料中分子运动与交联密度密切相关，通过分子运动的信息即可反映样品的交联密度。

低场核磁法环氧树脂交联密度测试原理：

低场核磁法的主要检测对象是氢核(1H),由于聚合物中不同链段上的H所处的周围环境不一致,H的自旋磁矩(核自旋)存在差异。施加射频脉冲后,自旋系统在恢复热平衡状态的过程中表现出来的弛豫行为不同,通过弛豫时间的差异可以体系聚合物的分子动力学信息。而分子分子动力学信息直接与聚合物的交联密度、老化、填充剂相关。

分子内和分子间氢质子的偶极相互作用产生核磁共振的横向弛豫。当温度远远高于聚合物的玻璃态温度时,聚合物网络中的这种偶极相互作用被认为是热分子运动的平均。由于聚合物单链中的氢质子被作为核磁共振测量的探针,于是一种修正的单链模型被引入并用来解释聚合物的横向弛豫。

固化体系环氧树脂交联密度提升的途径：

1. 提高固化温度：排除爆聚前提下，低温固化体系在常温下具有更高交联度。

2.延长固化时间：延长固化时间能提升交联度，随着固化的进程，位阻达到一定的程度，交联度提升幅度和程度就会大打折扣。

3.促进剂的作用：促进剂能降低体系活化能，促进体系放热，用量的大小跟提高活性的程度有关。但随着位阻的增大，提升的幅度同样有限。

4.环氧体系中其余材料的配合：含吸电子基团的材料有延迟反应的效果，含供电子基团材料有促进效果。如酯类延迟反应，酚类加速放热，含硅醇基的活性硅微粉有促进效果等等。

5.阶段性升温固化：一定温度条件下达到一定交联度以后，进而提升固化温度，外加能量越过位阻继续反应，从而进一步提升交联度。

动态热机械分析法dma交联密度与核磁法交联密度

动态热机械分析法dma：

热分析的本质是温度分析。热分析技术是在程序温度(指等速升温、等速降温、恒温或步级升温等)控制下测量物质的物理性质随温度变化，用于研究物质在某一特定温度时所发生的热学、力学、声学、光学、电学、磁学等物理参数的变化。按一定规律设计温度变化，即程序控制温度，故其性质既是温度的函数也是时间的函数。

dma交联密度分析原理：

物质在温度变化过程中可能发生一些物理变化（如玻璃化转变、固相转变）和化学变化（如熔融、分解、氧化、还原、交联、脱水等反应），这些物质结构方面的变化必定导致其物理性质相应的变化。因此，通过测定这些物理性质及其与温度的关系，就有可能对物质结构方面的变化作出相应的分析，进而反映交联密度的变化。

核磁法：

核磁法是研究高分子材料中分子动力学的一种非常重要和有效的手段．该技术的一个重要特点是可以通过合理的实验方法，实现对研究体系中从低频(Hz)到中频(kHz)乃至高频(MHz)范围内分子运动的观测．因此．核磁法非常适合研究高分子体系中各类不同尺度分子运动．高分子材料中分子运动与交联密度密切相关，通过分子运动的信息即可反映样品的交联密度。

核磁法交联密度原理：

低场核磁法的主要检测对象是氢核(1H),由于聚合物中不同链段上的H所处的周围环境不一致,H的自旋磁矩(核自旋)存在差异。施加射频脉冲后,自旋系统在恢复热平衡状态的过程中表现出来的弛豫行为不同,通过弛豫时间的差异可以体系聚合物的分子动力学信息。而分子分子动力学信息直接与聚合物的交联密度、老化、填充剂相关。

分子内和分子间氢质子的偶极相互作用产生核磁共振的横向弛豫。当温度远远高于聚合物的玻璃态温度时,聚合物网络中的这种偶极相互作用被认为是热分子运动的平均。由于聚合物单链中的氢质子被作为核磁共振测量的探针,于是一种修正的单链模型被引入并用来解释聚合物的横向弛豫。核磁法利用对应的分析模型来评价材料的交联密度。

聚丙烯二甲苯可溶物原理与方法介绍(核磁法)

聚丙烯(PP)是无色半透明、无毒的热塑性树脂,与其它通用热塑性塑料相比,具有相对密度小、价格低以及综合性能较好等特点,被广泛地应用于化工、建筑、家电、农业、交通运输等多个领域。

按照取代甲基的立体位置排列方向和次序的不同,聚丙烯可分为等规、间规和无规聚丙烯三种,一般工业生产的均聚聚丙烯以等规物为主要成分。本文主要介绍聚丙烯二甲苯可溶物原理与方法介绍(核磁法)的原理。

等规和间规聚丙烯属于立构规整性聚合物,而表示立构规整性聚合物含量的百分数又称为等规度。无规部分是可以溶解在二甲苯溶液中的，而等规部分不可溶。先加热，溶解，冷却，过滤。测出固体的含量。就可以得到等规度了。溶解的是非等规物，就是无规物（二甲苯可溶物）。

通过测定二甲苯可溶物可换算出聚丙烯等规度,能够了解聚丙烯分子的空间结构规整程度和产品的结晶性能。等规度越高,其规整程度、结晶度也越高,产品的硬度、刚度、模量、断裂和屈服强度等机械性能都有所增加,熔点、热稳定性、耐老化性和耐幅射性能也相应提高,而韧性、抗冲击性、断裂伸长率等性能则有所下降。

目前测试聚丙烯二甲苯可溶物常用的分析方法主要有:有机溶剂萃取称量法和小核磁法等。

有机溶剂萃取称量法萃取时间长,需要24个小时,溶剂有毒有害。且受到诸多因素的影响,如:聚丙烯颗粒大小、试样的干燥程度、试样量、萃取溶剂的使用量、抽提次数、试样萃取时间、温度、试样冷却时间和萃取后烘干时间等等,都对结果的准确度有影响。

小核磁法具有分析速度快,准确度高、无污染和成本低等优点,适用于研发与工业质检。

小核磁测聚丙烯二甲苯可溶物原理

小核磁测聚丙烯二甲苯可溶物的原理是:采用射频脉冲激发样品,使处于低能级的原子核跃迁到高能级。当外加射频脉冲关闭后,高能级的原子核回跃迁到低能级,此时产生了核磁共振信号。所观测到的核磁信号是随时间指数衰减的信号,信号衰减的过程称为驰豫过程。该衰减信号可以提供两个信息,一是,核磁信号的强度取决于样品中所测量原子核的数目,二是,信号衰减的速度取决于所测量原子核的运动状况。等规、间规聚丙烯的核磁信号衰减得快,而无规聚丙烯中的核磁信号衰减慢得多。

基于核磁信号的这两个特点,对聚丙烯进行不同的激发和采样,可以得到对应的数据。进一步利用等规和间规聚丙烯共振衰减信号与正庚烷萃取值之间的比例关系,建立线性关系的标准曲线,并由此准确测定聚丙烯的等规度。

小核磁测聚丙烯二甲苯可溶物的原理与小核磁分析软件

BMI交联密度如何用低场核磁评价

双马来酰亚胺（BMI）树脂是一类结构树脂材料，具有优良的力学性能和耐高温性能，是广泛应用于先进复合材料的高性能树脂基体之一。双马来酰亚胺树脂是一种耐热性能、力学性能等各项性能都优异的热固性树脂，而且BMI还具有耐腐蚀、耐辐射、收缩率小等优点被广泛应用于汽车、机械、jun工和航空等领域。航空航天领域使用的BMI需要同时具有突出的耐高温性能、优异的尺寸稳定性以及力学性能。

BMI交联密度与哪些性能有关：

BMI树脂的固化反应属于加成型聚合反应，成型过程中无低分子副产物放出，且容易控制。固化物结构致密，缺陷少，因而BMI具有较高的强度和模量。但是由于固化物的交联密度高、分子链刚性强而使BMl呈现出极大的脆性，它表现在抗冲击强度差、断裂伸长率小、断裂韧性低。

工业生产的树脂由低聚物线性预聚物和双马来酰亚胺（BMI）交联剂的混合物组成。将不同量的BMI“镶嵌”在聚合物上，并通过热可逆DA反应与两个交联分子呋喃和马来酰亚胺连接。人们发现，改变BMI交联密度(交联分子)的数量可以调节材料的刚度。双马来酰亚胺树脂(BMI)以其优异的耐热性、电绝缘性、透波性、耐辐射、阻燃性，良好的力学性能和尺寸稳定性，成型工艺类似于环氧树脂等特点，被广泛应用于航空、航天、机械、电子等工业领域中，先进复合材料的树脂基体、耐高温绝缘材料和胶粘剂等。

低场核磁评价BMI交联密度的基本原理：

低场核磁法的主要检测对象是氢核(1H),由于聚合物中不同链段上的H所处的周围环境不一致,H的自旋磁矩(核自旋)存在差异。施加射频脉冲后,自旋系统在恢复热平衡状态的过程中表现出来的弛豫行为不同,通过弛豫时间的差异可以体系聚合物的分子动力学信息。而分子分子动力学信息直接与聚合物的交联密度、老化、填充剂相关。

分子内和分子间氢质子的偶极相互作用产生核磁共振的横向弛豫。当温度远远高于聚合物的玻璃态温度时,聚合物网络中的这种偶极相互作用被认为是热分子运动的平均。由于聚合物单链中的氢质子被作为核磁共振测量的探针,于是一种修正的单链模型被引入并用来解释聚合物的横向弛豫。根据这一分析模型，低场核磁共振技术可以用于评价BMI交联密度。

聚丙烯等规度测试标准方法(核磁法)

聚丙烯(PP)是无色半透明、无毒的热塑性树脂,与其它通用热塑性塑料相比,具有相对密度小、价格低以及综合性能较好等特点,被广泛地应用于化工、建筑、家电、农业、交通运输等多个领域。

按照取代甲基的立体位置排列方向和次序的不同,聚丙烯可分为等规、间规和无规聚丙烯三种,一般工业生产的均聚聚丙烯以等规物为主要成分。本文主要介绍聚丙烯等规度测试标准方法(核磁法)。

等规和间规聚丙烯属于立构规整性聚合物,而表示立构规整性聚合物含量的百分数又称为等规度。

通过测定等规度,能够了解聚丙烯分子的空间结构规整程度和产品的结晶性能。等规度越高,其规整程度、结晶度也越高,产品的硬度、刚度、模量、断裂和屈服强度等机械性能都有所增加,熔点、热稳定性、耐老化性和耐幅射性能也相应提高,而韧性、抗冲击性、断裂伸长率等性能则有所下降。

目前测试聚丙烯等规指数常用的分析方法主要有:有机溶剂萃取称量法和小核磁法等。

有机溶剂萃取称量法萃取时间长,需要24个小时,溶剂有毒有害。且受到诸多因素的影响,如:聚丙烯颗粒大小、试样的干燥程度、试样量、萃取溶剂的使用量、抽提次数、试样萃取时间、温度、试样冷却时间和萃取后烘干时间等等,都对结果的准确度有影响。

小核磁法具有分析速度快,准确度高、无污染和成本低等优点,适用于研发与工业质检。

聚丙烯等规度测试标准方法(核磁法)

聚丙烯等规度测试标准方法(核磁法)是:采用射频脉冲激发样品,使处于低能级的原子核跃迁到高能级。当外加射频脉冲关闭后,高能级的原子核回跃迁到低能级,此时产生了核磁共振信号。所观测到的核磁信号是随时间指数衰减的信号,信号衰减的过程称为驰豫过程。该衰减信号可以提供两个信息,一是,核磁信号的强度取决于样品中所测量原子核的数目,二是,信号衰减的速度取决于所测量原子核的运动状况。等规、间规聚丙烯的核磁信号衰减得快,而无规聚丙烯中的核磁信号衰减慢得多。

聚丙烯等规度测试标准方法(核磁法)

基于核磁信号的这两个特点,对聚丙烯进行不同的激发和采样,可以得到对应的数据。进一步利用等规和间规聚丙烯共振衰减信号与正庚烷萃取值之间的比例关系,建立线性关系的标准曲线,并由此准确测定聚丙烯的等规度。

聚丙烯等规度测试标准方法(核磁法)与小核磁分析软件