低場(chǎng)核磁技術(shù)用于橡膠抗老化研究

橡膠老化現(xiàn)象

由于橡膠制品的使用越來越頻繁，橡膠產(chǎn)品在多數(shù)人的印象中是性能優(yōu)異且各方面使用體驗(yàn)都很好，許多老客戶也慢慢感覺到橡膠制品老化的現(xiàn)象，橡膠制品為什么會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象。

橡膠產(chǎn)品為什么會(huì)出現(xiàn)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(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象，由于內(nèi)部分子鏈斷裂，使橡膠的性能發(fā)生了很大的變化。對(duì)于橡塑制品來說，橡膠產(chǎn)品危害zui大的就是紫外線，紫外線會(huì)直接導(dǎo)致橡膠分子鏈的斷裂，這是因?yàn)橄鹉z制品可吸收光能使橡膠內(nèi)產(chǎn)生自由分子。

橡膠產(chǎn)品老化的原因主要有以下三點(diǎn)：

1. 經(jīng)常有高溫或高溫環(huán)境。高溫度會(huì)加速橡膠材料的氧化環(huán)境，從而導(dǎo)致老化。

2. 化學(xué)因素。歸根結(jié)底，橡膠材料是一種化學(xué)物質(zhì)，有些化學(xué)因素會(huì)加速其老化。

3. 臭氧。硅材料很怕臭氧，會(huì)使橡膠制品的性能迅速下降，老化得很快。

橡膠老化的試驗(yàn)方法：

橡膠老化是橡膠性能受損的主要原因之一。由于產(chǎn)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(cè)技術(shù)對(duì)橡膠樣品進(jìn)行測(cè)試，以評(píng)定橡膠老化的程度及其對(duì)性能的影響。低場(chǎng)核磁技術(shù)可用于橡膠老化檢測(cè)。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究橡膠抗老化基本原理：

紐邁VTMR系列低場(chǎng)核磁共振分析儀

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)是通過測(cè)定恒定磁場(chǎng)強(qiáng)度下樣品中1H的弛豫時(shí)間,從而獲得分子結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)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(chǎng)中的樣品,使氫質(zhì)子發(fā)生共振,質(zhì)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(tài),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(nèi)部氫質(zhì)子所處物理化學(xué)環(huán)境及存在狀態(tài)決定了弛豫時(shí)間的長(zhǎng)短。從物理機(jī)制上,核磁弛豫過程是自旋氫原子核與環(huán)境之間通過相互作用進(jìn)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(chǎng)中被磁化后,與特定射頻場(chǎng)產(chǎn)生共振吸收現(xiàn)象,吸收射頻脈沖能量后自旋核與周圍物質(zhì)相互作用,釋放能量,并恢復(fù)初始狀態(tài)過程。

橡膠老化是交聯(lián)體系發(fā)生變化的綜合過程,核磁共振的弛豫機(jī)制對(duì)這種變化具有高敏感性,其主要表現(xiàn)為橫向弛豫時(shí)間T2隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)的規(guī)律性變化。因此通過研究老化過程中橡膠樣品的弛豫時(shí)間變化規(guī)律及其與老化性能的關(guān)系,就可以間接評(píng)估橡膠老化的特性。

低場(chǎng)核磁技術(shù)用于橡膠老化研究

橡膠老化現(xiàn)象

由于橡膠制品的使用越來越頻繁，橡膠產(chǎn)品在多數(shù)人的印象中是性能優(yōu)異且各方面使用體驗(yàn)都很好，許多老客戶也慢慢感覺到橡膠制品老化的現(xiàn)象，橡膠制品為什么會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象。

橡膠產(chǎn)品為什么會(huì)出現(xiàn)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(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象，由于內(nèi)部分子鏈斷裂，使橡膠的性能發(fā)生了很大的變化。對(duì)于橡塑制品來說，橡膠產(chǎn)品危害蕞大的就是紫外線，紫外線會(huì)直接導(dǎo)致橡膠分子鏈的斷裂，這是因?yàn)橄鹉z制品可吸收光能使橡膠內(nèi)產(chǎn)生自由分子。

橡膠產(chǎn)品老化的原因主要有以下三點(diǎn)：

1. 經(jīng)常有高溫或高溫環(huán)境。高溫度會(huì)加速橡膠材料的氧化環(huán)境，從而導(dǎo)致老化。

2. 化學(xué)因素。歸根結(jié)底，橡膠材料是一種化學(xué)物質(zhì)，有些化學(xué)因素會(huì)加速其老化。

3. 臭氧。硅材料很怕臭氧，會(huì)使橡膠制品的性能迅速下降，老化得很快。

橡膠老化的試驗(yàn)方法：

橡膠老化是橡膠性能受損的主要原因之一。由于產(chǎn)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(cè)技術(shù)對(duì)橡膠樣品進(jìn)行測(cè)試，以評(píng)定橡膠老化的程度及其對(duì)性能的影響。低場(chǎng)核磁技術(shù)可用于橡膠老化檢測(cè)。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究橡膠老化基本原理：

紐邁VTMR系列低場(chǎng)核磁共振分析儀

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)是通過測(cè)定恒定磁場(chǎng)強(qiáng)度下樣品中1H的弛豫時(shí)間,從而獲得分子結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)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(chǎng)中的樣品,使氫質(zhì)子發(fā)生共振,質(zhì)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(tài),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(nèi)部氫質(zhì)子所處物理化學(xué)環(huán)境及存在狀態(tài)決定了弛豫時(shí)間的長(zhǎng)短。從物理機(jī)制上,核磁弛豫過程是自旋氫原子核與環(huán)境之間通過相互作用進(jìn)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(chǎng)中被磁化后,與特定射頻場(chǎng)產(chǎn)生共振吸收現(xiàn)象,吸收射頻脈沖能量后自旋核與周圍物質(zhì)相互作用,釋放能量,并恢復(fù)初始狀態(tài)過程。

橡膠老化是交聯(lián)體系發(fā)生變化的綜合過程,核磁共振的弛豫機(jī)制對(duì)這種變化具有高敏感性,其主要表現(xiàn)為橫向弛豫時(shí)間T2隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)的規(guī)律性變化。因此通過研究老化過程中橡膠樣品的弛豫時(shí)間變化規(guī)律及其與老化性能的關(guān)系,就可以間接評(píng)估橡膠老化的特性。

低場(chǎng)核磁技術(shù)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(shí)際研究結(jié)果表明，不同聚合物對(duì)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(duì)之間，可以具有及好的相容性；而另一些聚合物對(duì)之間則只有有限的相容性；還有一些聚合物對(duì)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(yīng)的聚合物對(duì)，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(lǐng)域相容性

相容性好，是指添加劑(如溶劑、增塑劑等)能長(zhǎng)期、穩(wěn)定、均勻地存在于系統(tǒng)中。相容性不好，液態(tài)樹脂會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)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(chǎn)品質(zhì)量和外觀。

聚合物的相容性

聚合物對(duì)之間的相容性，可以通過聚合物共混物的形態(tài)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(jù)亦可作為聚合物對(duì)完荃相容的判據(jù)。

紐邁PQ001系列低場(chǎng)核磁共振分析儀

低場(chǎng)核磁技術(shù)用于硅橡膠相容性研究基本原理：

低場(chǎng)核磁法的主要檢測(cè)對(duì)象是氫核(1H),由于聚合物中不同鏈段上的H所處的周圍環(huán)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(tǒng)在恢復(fù)熱平衡狀態(tài)的過程中表現(xiàn)出來的弛豫行為不同,通過弛豫時(shí)間的差異可以體系聚合物的分子動(dòng)力學(xué)信息。而分子分子動(dòng)力學(xué)信息直接與聚合物的交聯(lián)密度、老化、填充劑相關(guān)。

在聚合物種，當(dāng)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(shí)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(dòng)性也受到很大限制。通過T2弛豫的變化能非常靈敏的檢測(cè)到聚合物是否相容。

低場(chǎng)核磁技術(shù)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(shí)際研究結(jié)果表明，不同聚合物對(duì)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(duì)之間，可以具有及好的相容性；而另一些聚合物對(duì)之間則只有有限的相容性；還有一些聚合物對(duì)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(yīng)的聚合物對(duì)，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(lǐng)域相容性

相容性好，是指添加劑(如溶劑、增塑劑等)能長(zhǎng)期、穩(wěn)定、均勻地存在于系統(tǒng)中。相容性不好，液態(tài)樹脂會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)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(chǎn)品質(zhì)量和外觀。

聚合物的相容性

聚合物對(duì)之間的相容性，可以通過聚合物共混物的形態(tài)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(jù)亦可作為聚合物對(duì)完荃相容的判據(jù)。

紐邁PQ001系列低場(chǎng)核磁共振分析儀

低場(chǎng)核磁技術(shù)用于增塑劑相容性研究基本原理：

低場(chǎng)核磁法的主要檢測(cè)對(duì)象是氫核(1H),由于聚合物中不同鏈段上的H所處的周圍環(huán)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(tǒng)在恢復(fù)熱平衡狀態(tài)的過程中表現(xiàn)出來的弛豫行為不同,通過弛豫時(shí)間的差異可以體系聚合物的分子動(dòng)力學(xué)信息。而分子分子動(dòng)力學(xué)信息直接與聚合物的交聯(lián)密度、老化、填充劑相關(guān)。

在聚合物種，當(dāng)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(shí)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(dòng)性也受到很大限制。通過T2弛豫的變化能非常靈敏的檢測(cè)到聚合物是否相容。

低場(chǎng)核磁技術(shù)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(shí)際研究結(jié)果表明，不同聚合物對(duì)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(duì)之間，可以具有及好的相容性；而另一些聚合物對(duì)之間則只有有限的相容性；還有一些聚合物對(duì)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(yīng)的聚合物對(duì)，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(lǐng)域相容性

相容性好，是指添加劑(如溶劑、增塑劑等)能長(zhǎng)期、穩(wěn)定、均勻地存在于系統(tǒng)中。相容性不好，液態(tài)樹脂會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)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(chǎn)品質(zhì)量和外觀。

聚合物的相容性

聚合物對(duì)之間的相容性，可以通過聚合物共混物的形態(tài)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(jù)亦可作為聚合物對(duì)完荃相容的判據(jù)。

紐邁PQ001系列低場(chǎng)核磁共振分析儀

低場(chǎng)核磁技術(shù)用于聚氨酯相容性研究基本原理：

低場(chǎng)核磁法的主要檢測(cè)對(duì)象是氫核(1H),由于聚合物中不同鏈段上的H所處的周圍環(huán)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(tǒng)在恢復(fù)熱平衡狀態(tài)的過程中表現(xiàn)出來的弛豫行為不同,通過弛豫時(shí)間的差異可以體系聚合物的分子動(dòng)力學(xué)信息。而分子分子動(dòng)力學(xué)信息直接與聚合物的交聯(lián)密度、老化、填充劑相關(guān)。

在聚合物種，當(dāng)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(shí)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(dòng)性也受到很大限制。通過T2弛豫的變化能非常靈敏的檢測(cè)到聚合物是否相容。

低場(chǎng)核磁技術(shù)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(shí)際研究結(jié)果表明，不同聚合物對(duì)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(duì)之間，可以具有及好的相容性；而另一些聚合物對(duì)之間則只有有限的相容性；還有一些聚合物對(duì)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(yīng)的聚合物對(duì)，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(lǐng)域相容性

相容性好，是指添加劑(如溶劑、增塑劑等)能長(zhǎng)期、穩(wěn)定、均勻地存在于系統(tǒng)中。相容性不好，液態(tài)樹脂會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)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(chǎn)品質(zhì)量和外觀。

聚合物的相容性

聚合物對(duì)之間的相容性，可以通過聚合物共混物的形態(tài)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(jù)亦可作為聚合物對(duì)完荃相容的判據(jù)。

紐邁PQ001系列低場(chǎng)核磁共振分析儀

低場(chǎng)核磁技術(shù)用于涂料相容性研究基本原理：

低場(chǎng)核磁法的主要檢測(cè)對(duì)象是氫核(1H),由于聚合物中不同鏈段上的H所處的周圍環(huán)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(tǒng)在恢復(fù)熱平衡狀態(tài)的過程中表現(xiàn)出來的弛豫行為不同,通過弛豫時(shí)間的差異可以體系聚合物的分子動(dòng)力學(xué)信息。而分子分子動(dòng)力學(xué)信息直接與聚合物的交聯(lián)密度、老化、填充劑相關(guān)。

在聚合物種，當(dāng)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(shí)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(dòng)性也受到很大限制。通過T2弛豫的變化能非常靈敏的檢測(cè)到聚合物是否相容。

低場(chǎng)核磁法研究橡膠交聯(lián)度

交聯(lián)度又稱交聯(lián)指數(shù)，通常用交聯(lián)密度或兩個(gè)相鄰交聯(lián)點(diǎn)之間的數(shù)均分子量或每立方厘米交聯(lián)點(diǎn)的摩爾數(shù)來表示。交聯(lián)度小的橡膠彈性較好，交聯(lián)度大的橡膠彈性差，交聯(lián)度再增加，機(jī)械強(qiáng)度和硬度都將增加，蕞終失去彈性。

橡膠交聯(lián)度一直都是行業(yè)難題,傳統(tǒng)的溶脹法測(cè)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(nèi)部組分狀態(tài)的改變而改變,通過核磁弛豫技術(shù)可快速無損獲得交聯(lián)鏈與非交聯(lián)鏈信號(hào)以得到交聯(lián)度。

高分子聚合物內(nèi)的溶劑部分流動(dòng)性蕞強(qiáng),衰減最慢;非交聯(lián)段具有一定的分子運(yùn)動(dòng)特性,衰減相對(duì)較慢;而交聯(lián)段所受束縛程度大,分子運(yùn)動(dòng)特性小,衰減較快。相比傳統(tǒng)的SE或CPMG序列采集的不同,采用MSE-CPMG新序列采集時(shí),通過施加組合脈沖使得核磁共振信號(hào)在死時(shí)間范圍內(nèi)來回反轉(zhuǎn)從而盡量維持原始的核磁共振信號(hào)強(qiáng)度,以此實(shí)現(xiàn)更加短的弛豫信息采集,交聯(lián)度的測(cè)試準(zhǔn)確性進(jìn)一步提高。

低場(chǎng)核磁法研究橡膠交聯(lián)度的原理:

低場(chǎng)核磁共振分析技術(shù)是利用脈沖激發(fā)材料樣品中的氫質(zhì)子發(fā)生共振,停止脈沖后,氫質(zhì)子發(fā)生弛豫。樣品中處于不同狀態(tài)的氫質(zhì)子的弛豫時(shí)間是不同的。對(duì)其弛豫信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)分析研究可以直接或者間接檢測(cè)材料的某些特性。低場(chǎng)核磁法是利用低場(chǎng)核磁共振分析技術(shù),通過對(duì)烴鏈上的H分子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià),根據(jù)弛豫分析模型解析出樣品的交聯(lián)度。測(cè)試過程無需化學(xué)品、對(duì)樣品無損,測(cè)試速度快,一般3分鐘以內(nèi)即可完成測(cè)試。

低場(chǎng)核磁共振分析儀的組成

核磁交聯(lián)密度儀通常由以下幾部分組成：

1)控制單元（控制核心，人機(jī)交互的界面）；

2)磁體單元（產(chǎn)生射頻激勵(lì)并收集信號(hào)的部分）；

3)樣品腔（測(cè)樣部分）。

除以上部分，還有溫度控制、電源模塊等；

低場(chǎng)核磁法用于輔料相容性研究

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(shí)際研究結(jié)果表明，不同聚合物對(duì)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(duì)之間，可以具有及好的相容性；而另一些聚合物對(duì)之間則只有有限的相容性；還有一些聚合物對(duì)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(yīng)的聚合物對(duì)，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(lǐng)域相容性

相容性好，是指添加劑(如溶劑、增塑劑等)能長(zhǎng)期、穩(wěn)定、均勻地存在于系統(tǒng)中。相容性不好，液態(tài)樹脂會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)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(chǎn)品質(zhì)量和外觀。

聚合物的相容性

聚合物對(duì)之間的相容性，可以通過聚合物共混物的形態(tài)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(jù)亦可作為聚合物對(duì)完荃相容的判據(jù)。

紐邁PQ001系列低場(chǎng)核磁共振分析儀

低場(chǎng)核磁法用于輔料相容性研究基本原理：

低場(chǎng)核磁法的主要檢測(cè)對(duì)象是氫核(1H),由于聚合物中不同鏈段上的H所處的周圍環(huán)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(tǒng)在恢復(fù)熱平衡狀態(tài)的過程中表現(xiàn)出來的弛豫行為不同,通過弛豫時(shí)間的差異可以體系聚合物的分子動(dòng)力學(xué)信息。而分子分子動(dòng)力學(xué)信息直接與聚合物的交聯(lián)密度、老化、填充劑相關(guān)。

在聚合物種，當(dāng)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(shí)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(dòng)性也受到很大限制。通過T2弛豫的變化能非常靈敏的檢測(cè)到聚合物是否相容。

低場(chǎng)核磁法用于高分子相容性研究

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(shí)際研究結(jié)果表明，不同聚合物對(duì)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(duì)之間，可以具有及好的相容性；而另一些聚合物對(duì)之間則只有有限的相容性；還有一些聚合物對(duì)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(yīng)的聚合物對(duì)，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(lǐng)域相容性

相容性好，是指添加劑(如溶劑、增塑劑等)能長(zhǎng)期、穩(wěn)定、均勻地存在于系統(tǒng)中。相容性不好，液態(tài)樹脂會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)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(chǎn)品質(zhì)量和外觀。

聚合物的相容性

聚合物對(duì)之間的相容性，可以通過聚合物共混物的形態(tài)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(jù)亦可作為聚合物對(duì)完荃相容的判據(jù)。

紐邁PQ001系列低場(chǎng)核磁共振分析儀

低場(chǎng)核磁法用于高分子相容性研究基本原理：

低場(chǎng)核磁法的主要檢測(cè)對(duì)象是氫核(1H),由于聚合物中不同鏈段上的H所處的周圍環(huán)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(tǒng)在恢復(fù)熱平衡狀態(tài)的過程中表現(xiàn)出來的弛豫行為不同,通過弛豫時(shí)間的差異可以體系聚合物的分子動(dòng)力學(xué)信息。而分子分子動(dòng)力學(xué)信息直接與聚合物的交聯(lián)密度、老化、填充劑相關(guān)。

在聚合物種，當(dāng)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(shí)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(dòng)性也受到很大限制。通過T2弛豫的變化能非常靈敏的檢測(cè)到聚合物是否相容。

水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究-低場(chǎng)核磁技術(shù)

水凝膠是一類為親水的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠，它在水中迅速溶脹并在此溶脹狀態(tài)可以保持大量體積的水而不溶解。由于存在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，水凝膠可以溶脹和保有大量的水，水的吸收量與交聯(lián)度密切相關(guān)。交聯(lián)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(dá)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此，溶脹性能是評(píng)價(jià)水凝膠的重要參數(shù)。

凝膠的溶脹性評(píng)價(jià)方法

目前關(guān)于溶脹行為的研究主要是通過測(cè)量溶脹水凝膠的重量或體積變化來計(jì)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(cè)定的準(zhǔn)確度和重復(fù)性，從而產(chǎn)生意想不到的誤差。

水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究-低場(chǎng)核磁技術(shù)

低場(chǎng)核磁共振（LF-NMR）在研究基于水遷移率的聚合物網(wǎng)絡(luò)的水傳輸和微觀結(jié)構(gòu)方面具有巨大潛力。與高分辨率核磁共振不同，低場(chǎng)核磁共振（LF-NMR）主要用于通過測(cè)量弛豫時(shí)間來闡明反映結(jié)構(gòu)異質(zhì)性和相互作用的分子遷移率。研究表明，低場(chǎng)核磁共振（LF-NMR）是一種快速、wu創(chuàng)、無損的測(cè)定水組分分布的方法。低場(chǎng)核磁可標(biāo)準(zhǔn)氫鍵與周圍水分子之間的相互作用。

對(duì)于水凝膠，不同環(huán)境中的水，如凝膠內(nèi)水或外水，可能表現(xiàn)出不同的弛豫性質(zhì)。T2組分對(duì)應(yīng)的幅度可以定量并計(jì)算膨脹率。此外，基于T2值與水凝膠網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)孔尺寸之間的比例關(guān)系，可以描繪溶脹過程中由于濃度效應(yīng)引起的水凝膠網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)孔尺寸變化。因此，低場(chǎng)核磁共振（LF-NMR）可以作為研究水凝膠溶脹過程中水的動(dòng)態(tài)傳輸和微觀結(jié)構(gòu)變化的有力工具。此外，低場(chǎng)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(cè)量水凝膠的T2分布。

復(fù)合橡膠中橡膠含量測(cè)量-低場(chǎng)核磁技術(shù)

復(fù)合橡膠是指以NR（含量在95％～99.5％）為主，添加少量的硬脂酸和/或丁苯橡膠（SBR）、或順丁橡膠（BR）或異戊橡膠（IR）、或氧化鋅（ZnO）、或炭黑。或塑解劑經(jīng)混煉復(fù)合而成的橡膠。復(fù)合橡膠是橡膠的一個(gè)品種，屬于生膠（原材料）范疇。

復(fù)合橡膠主要用途：制作輪胎、膠鞋、膠管、膠帶、電線電纜的絕緣層和護(hù)套以及其他通用制品。

復(fù)合橡膠中橡膠含量測(cè)量

傳統(tǒng)復(fù)合橡膠中橡膠含量測(cè)量方法主要有萃取法。萃取法存在測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，操作復(fù)雜，人為誤差大等缺點(diǎn)，并且需要有毒溶劑。低場(chǎng)核磁技術(shù)是一種全新的快速無損復(fù)合橡膠中橡膠含量測(cè)量方法，測(cè)試方便快捷，適合企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn)過程中的質(zhì)檢質(zhì)控。

復(fù)合橡膠中橡膠含量測(cè)量應(yīng)用背景

復(fù)合橡膠中橡膠含量的多少直接影響著復(fù)合橡膠的物理化學(xué)性能參數(shù)，因此其橡膠的用量控制是非常重要的。在工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)不同用途的橡膠，需要測(cè)量橡膠的含量以優(yōu)化工藝和進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量控制，進(jìn)而保證產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定產(chǎn)品性能。

低場(chǎng)核磁技術(shù)測(cè)量復(fù)合橡膠中橡膠含量應(yīng)用原理

復(fù)合橡膠中的橡膠含量測(cè)試原理：基質(zhì)的核磁信號(hào)衰減非常快，一般在十微秒內(nèi)衰減為零。而橡膠填料的核磁信號(hào)衰減要慢的多，通常信號(hào)可以持續(xù)幾十或幾百毫秒。因此，通過對(duì)NMR信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟蓸樱梢灾猾@取橡膠的核磁信號(hào)，從而進(jìn)行定量測(cè)量，圖為90度脈沖后檢測(cè)到的自由感應(yīng)衰減（FID）信號(hào)。在測(cè)試之前，根據(jù)確定的標(biāo)準(zhǔn)曲線，確定核磁信號(hào)強(qiáng)度與橡膠含量的關(guān)系，可在30秒—2分鐘內(nèi)測(cè)得橡膠含量。

低場(chǎng)核磁法用于藥物晶型研究

藥物晶型的研究現(xiàn)狀

多晶型現(xiàn)象廣泛存在于固體化合物中，藥物多晶型會(huì)影響固體藥物的產(chǎn)品質(zhì)量和治療效果,因此對(duì)于這方面的研究逐漸得到國內(nèi)外眾多研究者的重視?，F(xiàn)如今,固體藥物的多晶型研究己經(jīng)成為新藥開發(fā)和新藥報(bào)批過程中的重要組成部分。藥物的晶型研究在新藥研發(fā)中發(fā)揮著重要的角色,被創(chuàng)新藥研發(fā)公司用來作為藥物提高成藥性、降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量和建立有效專利壁壘等的重要手段,甚至對(duì)藥物開發(fā)成敗起決定性作用。

固體藥物的多晶型現(xiàn)象

固體藥物一般都具有多種形態(tài),如多晶型、溶劑化物、共晶等。廣義上多晶型就是一種物質(zhì)能以兩種或兩種以上不同的晶體結(jié)構(gòu)存在的現(xiàn)象。固體藥物的形態(tài)可以分為晶態(tài)和非晶態(tài),主要根據(jù)是其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)(如原子、離子或分子)在結(jié)構(gòu)中排列方式的有序或無序。晶型不同可能會(huì)影響藥物在體內(nèi)的溶出速率和吸收速度,從而影響該藥物生物利用度、臨床療效和安全性。

多晶型固體藥物對(duì)生物利用度有哪些影響？

藥物多晶型按穩(wěn)定性主要分為3種,即穩(wěn)定型、亞穩(wěn)型和不穩(wěn)定型。穩(wěn)定型具有熵值小,熔點(diǎn)高,化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),但是這種穩(wěn)定性晶型的溶解度和溶出速率較低,生物利用度差。不穩(wěn)定型正好相反,而介于兩者之間的亞穩(wěn)型會(huì)隨著貯存時(shí)間會(huì)向穩(wěn)定型轉(zhuǎn)變。固體藥物由于樣品晶型的不同,其理化性質(zhì),如熔點(diǎn)、密度、硬度、晶體外形、制劑的穩(wěn)定性等,均會(huì)發(fā)生顯著變化。固體藥物因?yàn)槎嗑妥杂赡苤g差異與分子間作用力的不同,導(dǎo)致樣品溶解度、藥物溶出度和生物利用度的不同,進(jìn)而影響藥物吸收速率,使藥物的療效發(fā)生變化。

低場(chǎng)核磁法用于藥物晶型研究的原理：

結(jié)晶和非結(jié)晶API的T1弛豫行為存在顯著差異，測(cè)量T1弛豫時(shí)間是區(qū)分結(jié)晶態(tài)和非晶態(tài)的有效參數(shù)。結(jié)晶形式的T1值大于非結(jié)晶形式的T1值。眾所周知,弛豫時(shí)間和旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間之間的關(guān)系反映了化合物的分子運(yùn)動(dòng)性。一般來說,在固態(tài)下,分子運(yùn)動(dòng)性越低,T1弛豫時(shí)間越長(zhǎng)。使用時(shí)域核磁共振觀察到的T1弛豫行為對(duì)于評(píng)估API粉末的結(jié)晶狀態(tài)非常有效。

低場(chǎng)核磁法用于藥物晶型研究的定性研究：

在特定的溫度下，晶型穩(wěn)定的藥物，對(duì)應(yīng)的T1弛豫時(shí)間基本保持不變。當(dāng)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變時(shí)，時(shí)域核磁測(cè)得的T1弛豫時(shí)間發(fā)生對(duì)應(yīng)的變化。根據(jù)測(cè)定的T1弛豫行為,可以監(jiān)測(cè)物理混合物中結(jié)晶專題與晶型轉(zhuǎn)變過程。

紐邁PQ001系列低場(chǎng)核磁共振分析儀

低場(chǎng)核磁法用于晶型藥物研究

晶型藥物的研究現(xiàn)狀

多晶型現(xiàn)象廣泛存在于固體化合物中，藥物多晶型會(huì)影響固體藥物的產(chǎn)品質(zhì)量和治liao效果,因此對(duì)于這方面的研究逐漸得到國內(nèi)外眾多研究者的重視。現(xiàn)如今,固體藥物的多晶型研究己經(jīng)成為新藥開發(fā)和新藥報(bào)批過程中的重要組成部分。藥物的晶型研究在新藥研發(fā)中發(fā)揮著重要的角色,被創(chuàng)新藥研發(fā)公司用來作為藥物提高成藥性、降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量和建立有效磚利壁壘等的重要手段,甚至對(duì)藥物開發(fā)成敗起決定性作用。

固體藥物的多晶型現(xiàn)象

固體藥物一般都具有多種形態(tài),如多晶型、溶劑化物、共晶等。廣義上多晶型就是一種物質(zhì)能以兩種或兩種以上不同的晶體結(jié)構(gòu)存在的現(xiàn)象。固體藥物的形態(tài)可以分為晶態(tài)和非晶態(tài),主要根據(jù)是其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)(如原子、離子或分子)在結(jié)構(gòu)中排列方式的有序或無序。晶型不同可能會(huì)影響藥物在體內(nèi)的溶出速率和吸收速度,從而影響該藥物生物利用度、臨床療效和安全性。

多晶型固體藥物對(duì)生物利用度有哪些影響？

藥物多晶型按穩(wěn)定性主要分為3種,即穩(wěn)定型、亞穩(wěn)型和不穩(wěn)定型。穩(wěn)定型具有熵值小,熔點(diǎn)高,化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),但是這種穩(wěn)定性晶型的溶解度和溶出速率較低,生物利用度差。不穩(wěn)定型正好相反,而介于兩者之間的亞穩(wěn)型會(huì)隨著貯存時(shí)間會(huì)向穩(wěn)定型轉(zhuǎn)變。固體藥物由于樣品晶型的不同,其理化性質(zhì),如熔點(diǎn)、密度、硬度、晶體外形、制劑的穩(wěn)定性等,均會(huì)發(fā)生顯著變化。固體藥物因?yàn)槎嗑妥杂赡苤g差異與分子間作用力的不同,導(dǎo)致樣品溶解度、藥物溶出度和生物利用度的不同,進(jìn)而影響藥物吸收速率,使藥物的療效發(fā)生變化。

低場(chǎng)核磁法用于晶型藥物研究的原理：

結(jié)晶和非結(jié)晶API的T1弛豫行為存在顯著差異，測(cè)量T1弛豫時(shí)間是區(qū)分結(jié)晶態(tài)和非晶態(tài)的有效參數(shù)。結(jié)晶形式的T1值大于非結(jié)晶形式的T1值。大家都知道,弛豫時(shí)間和旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間之間的關(guān)系反映了化合物的分子運(yùn)動(dòng)性。一般來說,在固態(tài)下,分子運(yùn)動(dòng)性越低,T1弛豫時(shí)間越長(zhǎng)。使用時(shí)域核磁共振觀察到的T1弛豫行為對(duì)于評(píng)估API粉末的結(jié)晶狀態(tài)非常有效。

低場(chǎng)核磁法用于晶型藥物研究的定性研究：

在特定的溫度下，晶型穩(wěn)定的藥物，對(duì)應(yīng)的T1弛豫時(shí)間基本保持不變。當(dāng)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變時(shí)，時(shí)域核磁測(cè)得的T1弛豫時(shí)間發(fā)生對(duì)應(yīng)的變化。根據(jù)測(cè)定的T1弛豫行為,可以監(jiān)測(cè)物理混合物中結(jié)晶專題與晶型轉(zhuǎn)變過程。

紐邁PQ001系列低場(chǎng)核磁共振分析儀

低場(chǎng)核磁反演技術(shù)

無論是低場(chǎng)核磁縱向弛豫還是低場(chǎng)核磁橫向弛豫，對(duì)于決大多數(shù)樣品來說，低場(chǎng)核磁弛豫信號(hào)都可以用多指數(shù)函數(shù)來表達(dá)。通常情況下，分別利用CPMG實(shí)驗(yàn)和IR實(shí)驗(yàn)來檢測(cè)樣品的橫向弛豫過程和縱向弛豫過程，低場(chǎng)核磁弛豫信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)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(hào)強(qiáng)度，總信號(hào)的大小是所有成分產(chǎn)生信號(hào)大小的總和，T2i和T1i表示樣品中第i種成分的橫向弛豫時(shí)間和縱向弛豫時(shí)間。

低場(chǎng)核磁反演技術(shù)：

弛豫信號(hào)反演的目標(biāo)是通過上面的公式(1)、公式(2)來計(jì)算樣品中的每個(gè)值(或者稱為樣品中質(zhì)子分布的密度函數(shù)，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(shù)學(xué)表達(dá)式：

Y=A * F

低場(chǎng)核磁反演技術(shù)實(shí)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(jié)果（T2分布）。下式表示每一個(gè)回波的等式系統(tǒng)。一般物質(zhì)的T2分布是一個(gè)連續(xù)函數(shù)，但是為簡(jiǎn)化反演，計(jì)算使用一個(gè)多指數(shù)模型，并假定T2分布包含有m個(gè)獨(dú)立的弛豫時(shí)間T2i，對(duì)應(yīng)的幅值分量為fi。T2i的值是預(yù)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(gè)分布的孔隙度分量.

低場(chǎng)核磁反演技術(shù)（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(gè)設(shè)置模型不斷尋優(yōu)的過程。不同的方法間，模型函數(shù)和尋優(yōu)方法會(huì)有稍許不同。

低場(chǎng)核磁反演方法研究

無論是低場(chǎng)核磁縱向弛豫還是低場(chǎng)核磁橫向弛豫，對(duì)于決大多數(shù)樣品來說，低場(chǎng)核磁弛豫信號(hào)都可以用多指數(shù)函數(shù)來表達(dá)。通常情況下，分別利用CPMG實(shí)驗(yàn)和IR實(shí)驗(yàn)來檢測(cè)樣品的橫向弛豫過程和縱向弛豫過程，低場(chǎng)核磁弛豫信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)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(hào)強(qiáng)度，總信號(hào)的大小是所有成分產(chǎn)生信號(hào)大小的總和，T2i和T1i表示樣品中第i種成分的橫向弛豫時(shí)間和縱向弛豫時(shí)間。

低場(chǎng)核磁反演方法研究：

弛豫信號(hào)反演的目標(biāo)是通過上面的公式(1)公式(2)來計(jì)算樣品中的每個(gè)值(或者稱為樣品中質(zhì)子分布的密度函數(shù)，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(shù)學(xué)表達(dá)式：

Y=A * F

低場(chǎng)核磁反演方法研究實(shí)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(jié)果（T2分布）。下式表示每一個(gè)回波的等式系統(tǒng)。一般物質(zhì)的T2分布是一個(gè)連續(xù)函數(shù)，但是為簡(jiǎn)化反演，計(jì)算使用一個(gè)多指數(shù)模型，并假定T2分布包含有m個(gè)獨(dú)立的弛豫時(shí)間T2i，對(duì)應(yīng)的幅值分量為fi。T2i的值是預(yù)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(gè)分布的孔隙度分量.

低場(chǎng)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(gè)設(shè)置模型不斷尋優(yōu)的過程。不同的方法間，模型函數(shù)和尋優(yōu)方法會(huì)有稍許不同。