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問(wèn)答社區(qū)

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在高分子材料交聯(lián)密度,老化等科研領(lǐng)域的應(yīng)用

蘇州紐邁分析儀器 2019-08-02 09:54:11 823  瀏覽
  • 一、應(yīng)用概述

    低場(chǎng)磁共振設(shè)備在高分子材料領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用,其主要通過(guò)檢測(cè)材料的交聯(lián)密度和弛豫時(shí)間,分析研究材料的硫化過(guò)程、老化過(guò)程、改性過(guò)程以及浸水干燥變化,進(jìn)行材料的結(jié)晶、分子動(dòng)力學(xué)研究,是對(duì)材料特性研究與品質(zhì)檢測(cè)控制的有效手段。


    二、解決方案

    1.測(cè)量橡膠類(lèi)聚合物的交聯(lián)密度(物理交聯(lián)、化學(xué)交聯(lián))

    2.高分子材料產(chǎn)品質(zhì)量控制

    3.高分子材料老化過(guò)程的品質(zhì)檢測(cè)

    4.橡膠硫化工藝與配方研究

    5.固體基質(zhì)中水分含量測(cè)定及水分分布研究

    6.熱固性樹(shù)脂固化、老化過(guò)程表征及反應(yīng)活化能測(cè)定

    7.環(huán)境響應(yīng)型材料親疏水轉(zhuǎn)變過(guò)程研究

    8.復(fù)合材料多相體系相容性研究

    9.結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究

    10.嵌段共聚物軟段硬段含量及分子運(yùn)動(dòng)性研究

    11.聚合反應(yīng)反應(yīng)程度動(dòng)態(tài)表征

    12.材料含氟量測(cè)定

    13.聚合物中增塑劑和橡膠含量的測(cè)定

    14.橡膠微裂縫、二維交聯(lián)密度均勻性、質(zhì)子密度均勻性研究


    實(shí)驗(yàn)案例

    1、硫化膠交聯(lián)密度

    2、探究橡膠內(nèi)部、外部微裂縫

     3、環(huán)氧樹(shù)脂老化、固化過(guò)程研究

    4、多項(xiàng)體系相容性研究(金屬改性橡膠體系)

    樣品號(hào)

     1

     2

     3

     4

    qMrl-1(ms)

     0.36

     0.27

     0.28

     0.22

    交聯(lián)密度(mol/cm)

    8.87E-05

     7.65E-05

     7.81E-05

     6.84E-05

    T2(ms)

     53.28

     41.86

     35.78

     44.71

    T2sol(ms)

     139.28

     130.20

     97.70

     218.56

    A

     23.6%

     29.6%

     30.8%

     22.2%

    B

     29.2%

     54.8%

     39.5%

     45.2%

    C

     46.9%

     21.4%

     28.6%

     12.8%

     A0

     0.3%

     0.4%

     0.3%

     0.9%


    XLD2模型反演結(jié)果推演圖

    圖解:不同表面改性的金屬與橡膠分子鏈的相容性可通過(guò)T2弛豫時(shí)間來(lái)表征。T2 弛 豫 時(shí) 間 越 小 意 味 著相容性越好 


     5)親疏水材料轉(zhuǎn)變過(guò)程研究

    ※ 純水T2=2600ms

     ※ 當(dāng)加入Ca2+、Na+,溶液中的納米顆粒表面的親水基因變成疏水基因

     ※ 通過(guò)T2變化表征納米顆粒表面親疏水變化過(guò)程

    附錄:

    XLD模型

    a) 數(shù)學(xué)公式

    在交聯(lián)密度分析系統(tǒng)軟件中,XLD模型的數(shù)學(xué)公式為:

       

    參數(shù)含義為:

        A的部分,該部分代表的是聚合物交聯(lián)的部分(化學(xué)交聯(lián)和物理交聯(lián));

    A:表示交聯(lián)部分信號(hào)所占整個(gè)信號(hào)的比例(%);

    T2:表示交聯(lián)部分信號(hào)的弛豫時(shí)間;

    q:表示交聯(lián)部分的各向異性率,它是樣品在測(cè)試溫度下殘余偶極矩和樣品在玻璃態(tài)溫度以下殘余偶極矩的比值;

    Mrl:表示樣品在玻璃態(tài)溫度以下的殘余偶極矩;

        B的部分,該部分代表的高度活動(dòng)部分,即懸鏈尾部分;

        B:表示高度活動(dòng)部分信號(hào)所占整個(gè)信號(hào)的比例(%);

        T2:表示聚合物高度活動(dòng)部分信號(hào)的弛豫時(shí)間,即懸鏈尾的部分; 

        A0:沒(méi)有物理意義,是用來(lái)做信號(hào)分析時(shí)所需要的直流分量。

        a) 核磁參數(shù)變化與橡膠交聯(lián)結(jié)構(gòu)變化的關(guān)系:

     A、B兩個(gè)參數(shù),從核磁的角度反映了交聯(lián)部分和選鏈尾部分氫原子核量的多少,該類(lèi)參數(shù)增加時(shí),說(shuō)明該部分的量在增加,該類(lèi)參數(shù)減少時(shí),說(shuō)明該部分的量在減少。比如,當(dāng)A增加時(shí),說(shuō)明交聯(lián)部分在增加。

        T2,從核磁的角度反映了分子運(yùn)動(dòng)相關(guān)時(shí)間的快慢, 一般的,分子基團(tuán)越大,分子的運(yùn)動(dòng)能力越差,相關(guān)時(shí)間越長(zhǎng),T2越短,所以當(dāng)交聯(lián)密度增加時(shí),T2值在減小。

        q,從核磁的角度反映了分子受束縛的程度,當(dāng)q值越大,說(shuō)明分子受束縛的程度越大,所以當(dāng)交聯(lián)密度增大時(shí),q值也增大




    (來(lái)源:蘇州紐邁分析儀器股份有限公司)

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熱門(mén)問(wèn)答

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在高分子材料交聯(lián)密度,老化等科研領(lǐng)域的應(yīng)用

一、應(yīng)用概述

低場(chǎng)磁共振設(shè)備在高分子材料領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用,其主要通過(guò)檢測(cè)材料的交聯(lián)密度和弛豫時(shí)間,分析研究材料的硫化過(guò)程、老化過(guò)程、改性過(guò)程以及浸水干燥變化,進(jìn)行材料的結(jié)晶、分子動(dòng)力學(xué)研究,是對(duì)材料特性研究與品質(zhì)檢測(cè)控制的有效手段。


二、解決方案

1.測(cè)量橡膠類(lèi)聚合物的交聯(lián)密度(物理交聯(lián)、化學(xué)交聯(lián))

2.高分子材料產(chǎn)品質(zhì)量控制

3.高分子材料老化過(guò)程的品質(zhì)檢測(cè)

4.橡膠硫化工藝與配方研究

5.固體基質(zhì)中水分含量測(cè)定及水分分布研究

6.熱固性樹(shù)脂固化、老化過(guò)程表征及反應(yīng)活化能測(cè)定

7.環(huán)境響應(yīng)型材料親疏水轉(zhuǎn)變過(guò)程研究

8.復(fù)合材料多相體系相容性研究

9.結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究

10.嵌段共聚物軟段硬段含量及分子運(yùn)動(dòng)性研究

11.聚合反應(yīng)反應(yīng)程度動(dòng)態(tài)表征

12.材料含氟量測(cè)定

13.聚合物中增塑劑和橡膠含量的測(cè)定

14.橡膠微裂縫、二維交聯(lián)密度均勻性、質(zhì)子密度均勻性研究


實(shí)驗(yàn)案例

1、硫化膠交聯(lián)密度

2、探究橡膠內(nèi)部、外部微裂縫

 3、環(huán)氧樹(shù)脂老化、固化過(guò)程研究

4、多項(xiàng)體系相容性研究(金屬改性橡膠體系)

樣品號(hào)

 1

 2

 3

 4

qMrl-1(ms)

 0.36

 0.27

 0.28

 0.22

交聯(lián)密度(mol/cm)

8.87E-05

 7.65E-05

 7.81E-05

 6.84E-05

T2(ms)

 53.28

 41.86

 35.78

 44.71

T2sol(ms)

 139.28

 130.20

 97.70

 218.56

A

 23.6%

 29.6%

 30.8%

 22.2%

B

 29.2%

 54.8%

 39.5%

 45.2%

C

 46.9%

 21.4%

 28.6%

 12.8%

 A0

 0.3%

 0.4%

 0.3%

 0.9%


XLD2模型反演結(jié)果推演圖

圖解:不同表面改性的金屬與橡膠分子鏈的相容性可通過(guò)T2弛豫時(shí)間來(lái)表征。T2 弛 豫 時(shí) 間 越 小 意 味 著相容性越好 


 5)親疏水材料轉(zhuǎn)變過(guò)程研究

※ 純水T2=2600ms

 ※ 當(dāng)加入Ca2+、Na+,溶液中的納米顆粒表面的親水基因變成疏水基因

 ※ 通過(guò)T2變化表征納米顆粒表面親疏水變化過(guò)程

附錄:

XLD模型

a) 數(shù)學(xué)公式

在交聯(lián)密度分析系統(tǒng)軟件中,XLD模型的數(shù)學(xué)公式為:

   

參數(shù)含義為:

    A的部分,該部分代表的是聚合物交聯(lián)的部分(化學(xué)交聯(lián)和物理交聯(lián));

A:表示交聯(lián)部分信號(hào)所占整個(gè)信號(hào)的比例(%);

T2:表示交聯(lián)部分信號(hào)的弛豫時(shí)間;

q:表示交聯(lián)部分的各向異性率,它是樣品在測(cè)試溫度下殘余偶極矩和樣品在玻璃態(tài)溫度以下殘余偶極矩的比值;

Mrl:表示樣品在玻璃態(tài)溫度以下的殘余偶極矩;

    B的部分,該部分代表的高度活動(dòng)部分,即懸鏈尾部分;

    B:表示高度活動(dòng)部分信號(hào)所占整個(gè)信號(hào)的比例(%);

    T2:表示聚合物高度活動(dòng)部分信號(hào)的弛豫時(shí)間,即懸鏈尾的部分; 

    A0:沒(méi)有物理意義,是用來(lái)做信號(hào)分析時(shí)所需要的直流分量。

    a) 核磁參數(shù)變化與橡膠交聯(lián)結(jié)構(gòu)變化的關(guān)系:

 A、B兩個(gè)參數(shù),從核磁的角度反映了交聯(lián)部分和選鏈尾部分氫原子核量的多少,該類(lèi)參數(shù)增加時(shí),說(shuō)明該部分的量在增加,該類(lèi)參數(shù)減少時(shí),說(shuō)明該部分的量在減少。比如,當(dāng)A增加時(shí),說(shuō)明交聯(lián)部分在增加。

    T2,從核磁的角度反映了分子運(yùn)動(dòng)相關(guān)時(shí)間的快慢, 一般的,分子基團(tuán)越大,分子的運(yùn)動(dòng)能力越差,相關(guān)時(shí)間越長(zhǎng),T2越短,所以當(dāng)交聯(lián)密度增加時(shí),T2值在減小。

    q,從核磁的角度反映了分子受束縛的程度,當(dāng)q值越大,說(shuō)明分子受束縛的程度越大,所以當(dāng)交聯(lián)密度增大時(shí),q值也增大




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2019-08-02 09:54:11 823 0
樹(shù)脂老化研究-低場(chǎng)核磁共振技術(shù)

樹(shù)脂老化研究-低場(chǎng)核磁共振技術(shù)

不飽和聚酯樹(shù)脂固化后,在長(zhǎng)期使用中會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象,顏色變黃、發(fā)脆以致龜裂,表面失去光澤,強(qiáng)度下降,其他物理性能與化學(xué)性能也隨之下降。影響樹(shù)脂老化的因素很多,而且是交叉作用,機(jī)理較為復(fù)雜,與制品的使用條件(如溫度、受力情況等)直接相關(guān)。

樹(shù)脂老化的因素有哪些?

紫外線的作用:

不飽和聚酯樹(shù)脂固化后,在長(zhǎng)期曝曬下會(huì)老化。光老化的原因來(lái)自?xún)煞矫妫灰环矫?,光的能量使?shù)脂的共價(jià)鍵發(fā)生斷裂;另一方面樹(shù)脂本身的不純性,造成了受破壞的突破口。結(jié)果使樹(shù)脂加速降解。

空氣中氧和臭氧的作用:

氧和臭氧可使樹(shù)脂發(fā)生氧化降解、變色、表面龜裂以致剝落,電性能下降。在熱與光的聯(lián)合作用下老化加速。在室溫及避光時(shí),老化進(jìn)展緩慢。聚酯中加入的Cu、Co、Zn等化合物可能呈離子型雜質(zhì)態(tài),能加速氧化降解。在加速老化時(shí)具有自由基連鎖反應(yīng)性質(zhì),破壞性較大。

水解降解作用:

樹(shù)脂交聯(lián)固化以后,酯鍵―COOR及―CH2―O―等鍵在酸和堿的催化下,或在熱水中,會(huì)被水解,使分子鏈斷裂,性能下降。在聚酯制品中大多加有玻璃纖維增強(qiáng)材料以及各種填料,水分容易滲入到以上材料與樹(shù)脂的界面,使水解作用加劇。

樹(shù)脂老化研究低場(chǎng)核磁共振技術(shù)原理

老化會(huì)使環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈運(yùn)動(dòng)變?nèi)?,整個(gè)老化過(guò)程表現(xiàn)出化學(xué)鍵斷裂與交聯(lián)的過(guò)程。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。通過(guò)弛豫信息的采集,可快速評(píng)價(jià)樹(shù)脂老化過(guò)程。

2022-10-12 20:44:36 303 0
電纜老化研究-低場(chǎng)核磁共振技術(shù)

電纜老化研究-低場(chǎng)核磁共振技術(shù)

電纜在電力系統(tǒng)中使用越來(lái)越廣泛,但是隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)容易老化,威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。低場(chǎng)核磁共振分析技術(shù)可方便快捷地評(píng)價(jià)電纜的老化過(guò)程。

電纜老化的原因有哪些?

外力損傷

電纜敷設(shè)安裝時(shí)不規(guī)范施工,容易造成機(jī)械損傷;在直埋電纜上搞土建施工也極易將運(yùn)行中的電纜損傷等。

長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行

超負(fù)荷運(yùn)行,由于電流的熱效應(yīng),負(fù)載電流通過(guò)電纜時(shí)必然導(dǎo)致導(dǎo)體發(fā)熱,同時(shí)電荷的集膚效應(yīng)以及鋼鎧的渦流損耗、絕緣介質(zhì)損耗也會(huì)產(chǎn)乍附加熱量,從而使電纜溫度升高。長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行時(shí),過(guò)高的溫度會(huì)加速絕緣的老化,以至絕緣被擊穿。

化學(xué)腐蝕

電纜直接埋在有酸堿作用的地區(qū),往往會(huì)造成電纜的鎧裝、鉛皮或外護(hù)層被腐蝕,保護(hù)層因長(zhǎng)期遭受化學(xué)腐蝕或電解腐蝕,致使保護(hù)層失效,絕緣降低,也會(huì)導(dǎo)致電纜故障。

電纜老化研究低場(chǎng)核磁共振技術(shù)原理

電纜在電場(chǎng)及其他物理化學(xué)因素的作用下,分子化學(xué)鍵容易斷裂并重新組合生成新的化學(xué)結(jié)構(gòu)。電纜老化過(guò)程表現(xiàn)出化學(xué)鍵斷裂與交聯(lián)的過(guò)程,化學(xué)鍵斷裂的越多,重新組合交聯(lián)的密度越大,復(fù)合絕緣子就會(huì)出現(xiàn)表面分化和整體脆化的不良特性。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。通過(guò)弛豫信息的采集,可快速評(píng)價(jià)電纜老化過(guò)程。

2022-10-19 22:52:38 214 0
電纜老化研究-低場(chǎng)核磁共振技術(shù)

電纜老化研究-低場(chǎng)核磁共振技術(shù)

電纜在電力系統(tǒng)中使用越來(lái)越廣泛,但是隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)容易老化,威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。低場(chǎng)核磁共振分析技術(shù)可方便快捷地評(píng)價(jià)電纜的老化過(guò)程。

電纜老化的原因有哪些?

外力損傷

電纜敷設(shè)安裝時(shí)不規(guī)范施工,容易造成機(jī)械損傷;在直埋電纜上搞土建施工也極易將運(yùn)行中的電纜損傷等。

長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行

超負(fù)荷運(yùn)行,由于電流的熱效應(yīng),負(fù)載電流通過(guò)電纜時(shí)必然導(dǎo)致導(dǎo)體發(fā)熱,同時(shí)電荷的集膚效應(yīng)以及鋼鎧的渦流損耗、絕緣介質(zhì)損耗也會(huì)產(chǎn)乍附加熱量,從而使電纜溫度升高。長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行時(shí),過(guò)高的溫度會(huì)加速絕緣的老化,以至絕緣被擊穿。

化學(xué)腐蝕

電纜直接埋在有酸堿作用的地區(qū),往往會(huì)造成電纜的鎧裝、鉛皮或外護(hù)層被腐蝕,保護(hù)層因長(zhǎng)期遭受化學(xué)腐蝕或電解腐蝕,致使保護(hù)層失效,絕緣降低,也會(huì)導(dǎo)致電纜故障。

電纜老化研究低場(chǎng)核磁共振技術(shù)原理

電纜在電場(chǎng)及其他物理化學(xué)因素的作用下,分子化學(xué)鍵容易斷裂并重新組合生成新的化學(xué)結(jié)構(gòu)。電纜老化過(guò)程表現(xiàn)出化學(xué)鍵斷裂與交聯(lián)的過(guò)程,化學(xué)鍵斷裂的越多,重新組合交聯(lián)的密度越大,復(fù)合絕緣子就會(huì)出現(xiàn)表面分化和整體脆化的不良特性。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。通過(guò)弛豫信息的采集,可快速評(píng)價(jià)電纜老化過(guò)程。

2022-10-19 22:53:17 225 0
低場(chǎng)核磁共振技術(shù)與應(yīng)用概述

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)與應(yīng)用概述

1.  什么是低場(chǎng)核磁共振;

核磁共振儀器按磁場(chǎng)強(qiáng)度可分為以下幾類(lèi):

>3.0T ———高場(chǎng)強(qiáng)核磁;

1.0T-3.0T —–中場(chǎng)強(qiáng)核磁;

0.1T-1.0T —–低場(chǎng)強(qiáng)核磁;

<0.1T ———超低場(chǎng)強(qiáng)核磁;


低場(chǎng)核磁共振主要是指磁場(chǎng)強(qiáng)度比較低的核磁共振儀器。低場(chǎng)核磁共振技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,而且還處在不斷拓展之中,低場(chǎng)核磁共振技術(shù)主要基于四個(gè)方面進(jìn)行樣品分析與檢測(cè):(1)基于信號(hào)幅值的分析檢測(cè);(2)基于圖像(信號(hào)二維分布)的分析檢測(cè);(3)基于弛豫時(shí)間的分析檢測(cè);(4)基于擴(kuò)散系數(shù)的分析檢測(cè)。



低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在食品農(nóng)業(yè)、地質(zhì)勘探、石油化工、生物醫(yī)藥、材料科學(xué)等諸多方面體現(xiàn)出越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,成為一種重要的分析測(cè)試工具。


下圖為0.5T磁場(chǎng)強(qiáng)度的低場(chǎng)核磁共振儀器:

低場(chǎng)核磁共振成像分析儀


2. 低場(chǎng)核磁共振與高場(chǎng)核磁共振的區(qū)別

高場(chǎng)核磁共振儀器主要用于測(cè)試分子化學(xué)結(jié)構(gòu),通過(guò)化學(xué)位移得到分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息,研究領(lǐng)域?qū)傥⒂^領(lǐng)域(分子內(nèi)部),可進(jìn)行1H、13C、31P,15N等多核波譜測(cè)量。


低場(chǎng)核磁主要用于測(cè)試分子與分子之間的動(dòng)力學(xué)信息,過(guò)弛豫時(shí)間得到分子運(yùn)動(dòng)信息,分子與分子之間的作用信息;研究領(lǐng)域?qū)賮單⒂^領(lǐng)域(分子之間),可測(cè)定玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度、高分子材料交聯(lián)密度、造影劑弛豫率、孔徑分布及孔隙度等,廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、石油工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、紡織工業(yè)、聚合物工業(yè)。


高場(chǎng)核磁具有高靈敏度、高分辨率、高信噪比,但是對(duì)樣品均勻度要求高,液體需要去離子化,固體需要是粉末狀,而且儀器費(fèi)用昂貴,安裝需要專(zhuān)用場(chǎng)地,需要屏蔽設(shè)施,儀器需要液氮或液氦冷卻,后續(xù)維護(hù)成本非常高;


低場(chǎng)核磁使用永磁體,設(shè)備小型化,靈活易于移動(dòng),維護(hù)簡(jiǎn)單,易與其他設(shè)備或配件整合,滿足在線高通量測(cè)試要求。低場(chǎng)核磁共振儀器費(fèi)用低,儀器內(nèi)部已做屏蔽,安裝場(chǎng)地不需特殊處理。非常適合在線過(guò)程檢測(cè)、工業(yè)品控和質(zhì)檢。

 

3. 低場(chǎng)核磁共振技術(shù)原理

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)主要檢測(cè)為H質(zhì)子,也可以用于F信號(hào)測(cè)試。含H樣品經(jīng)過(guò)特定頻率的射頻激勵(lì)后,產(chǎn)生核磁共振信號(hào)。H核磁共振信號(hào)對(duì)應(yīng)有T1、T2兩個(gè)主要參數(shù),通過(guò)測(cè)試T1、T2弛豫時(shí)間并進(jìn)行建模,可用于食品、農(nóng)業(yè)、石油勘探、聚合物、固體脂肪含量…多方面研究。已有多種方法形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法。


低場(chǎng)核磁共振由于其設(shè)備成本較低,研究使用門(mén)檻相對(duì)較低,應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,且處于不斷拓展之中。由于核磁共振分析技術(shù)具有速度快、精確度高、一次測(cè)量可獲得多個(gè)參數(shù)、對(duì)樣品無(wú)損耗、樣品制備簡(jiǎn)單、對(duì)操作人員的健康和環(huán)境無(wú)影響等諸多優(yōu)點(diǎn),因此許多原來(lái)采用其他傳統(tǒng)檢測(cè)方法的應(yīng)用目前都在探索采用核磁共振技術(shù)進(jìn)行。

 

4. 低場(chǎng)核磁共振儀器應(yīng)用

1). 低場(chǎng)核磁在食品領(lǐng)域的應(yīng)用:

◆ 棕櫚油、黃油等油脂固體脂肪含量測(cè)試(SFC ,Solid Fat Content)

◆ 含油種子、種子殘?jiān)吐屎秃蕼y(cè)試

◆ 巧克力及巧克力相關(guān)產(chǎn)品的固體脂肪含量

◆ 總脂肪含量

◆ 水包油型和油包水型乳劑的液滴粒徑分析

◆ 干濕食品和飼料的含油量、含水量和蛋白質(zhì)含量

◆ 食品玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

◆ 食品變溫研究(食品加熱模式、熱變性、蒸煮過(guò)程)

◆ 食品儲(chǔ)藏過(guò)程、水分遷移、水分分布研究

◆ 餅干水分含量快速測(cè)試

◆ 干零食含油量測(cè)試

◆ 凝膠水合作用研究

◆ 干燥、復(fù)水過(guò)程品質(zhì)變化研究

 

2). 低場(chǎng)核磁在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用:

◆ 種子含油含水率測(cè)試

◆ 種子發(fā)芽過(guò)程研究

◆ 含油種子自動(dòng)化選育(按含油率分選)

◆ 植物根系成像研究

◆ 農(nóng)產(chǎn)品干燥研究

 

3). 低場(chǎng)核磁在紡織行業(yè)的應(yīng)用:

◆ 纖維中油劑含量

◆ 聚合物涂層含量

◆ 纖維和紡織品上的氟化涂層測(cè)量

 

4). 低場(chǎng)核磁在材料行業(yè)的應(yīng)用:

◆ 聚丙烯的二甲苯可溶物含量

◆ 聚乙烯密度和結(jié)晶度

◆ 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和聚苯乙烯等聚合物的橡膠含量

◆ 彈性體交聯(lián)密度

◆ 硫磺粉末樣品中的油含量

◆ 聚苯乙烯中的橡膠含量

◆ 瀝青瓦填料含量

◆ 螢石中氟化鈣含量

◆ 聚氯乙烯(PVC)中增塑劑含量

◆ 聚乙烯密度的測(cè)量

◆ 聚合物分子量測(cè)試

◆ 沸石含水率測(cè)試

◆ 銨油zha藥中含油量

◆ 廢水中的油脂含量測(cè)試

◆ 載氟氧化鋁的氟含量測(cè)量

◆ 橡膠交聯(lián)密度研究

◆ 聚合物老化、 固化過(guò)程動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)

◆ 變溫環(huán)境下聚合物性能研究

◆ 聚合物改性評(píng)價(jià)

◆ 聚合物軟硬段分析

◆ 材料親疏水性研究、吸水過(guò)程研究

◆ 膜材料孔徑大小、孔徑分布研究

◆ 膜材料水分遷移分析

◆ 凝膠材料水合作用評(píng)價(jià)

◆ 木材孔徑大小與孔徑分布研究

◆ 牙膏的含氟量

◆ 化妝品的熔融屬性


5). 低場(chǎng)核磁在石化行業(yè)的應(yīng)用:

◆ 碳?xì)浠衔锏臍浜?/p>

◆ 蠟/石蠟的含油量


6). 低場(chǎng)核磁共振在制藥行業(yè)的應(yīng)用

◆ 活體小鼠和大鼠的脂肪和肌肉含量

◆ 非接觸式稱(chēng)重

◆ 粉劑和片劑的含水量和溶劑含量

◆ 造影劑弛豫時(shí)間、弛豫率、體外成像、活體MRI

◆ 活體大鼠、小鼠MRI,多模態(tài)成像


7). 低場(chǎng)核磁在懸浮液體系中的應(yīng)用:

◆ 微乳液的弛豫

◆ 混合聚合物體系的吸附行為

◆ 聚合物在二氧化硅上的競(jìng)爭(zhēng)吸附

◆ 鈦酸鋇沉淀過(guò)程

◆ 金和銀納米粒子加速老化效應(yīng)

◆ 懸浮顆粒體系的比表面積

◆ 評(píng)價(jià)研磨過(guò)程對(duì)懸浮液表面積的影響

◆ 碳化硅懸浮液表面積

◆ 混合粒子懸浮液弛豫行為

◆ 藥yong原料藥研磨過(guò)程的弛豫行為

◆ 液滴尺寸測(cè)量

◆ 粉體質(zhì)量控制、分散工藝研究


8). 低場(chǎng)核磁在巖土能源領(lǐng)域的應(yīng)用:

◆ 孔隙度、孔徑分布、滲透性、飽和度測(cè)試

◆ 力學(xué)損傷規(guī)律及機(jī)理研究

◆ 土壤水分狀態(tài)、水分遷移、凍土未凍水含量分析

◆ 污泥整體含水率、不同層面含水率分布研究

◆ 污泥凈化處理工藝研究

◆ 建筑材料吸水、滲水、持水性、防水性檢測(cè)

◆ 水泥固化過(guò)程研究


9). 低場(chǎng)核磁在多孔材料領(lǐng)域的應(yīng)用:

◆ 孔徑分布研究

◆ 孔徑大小研究

◆ 低溫納米孔徑測(cè)試

 

5. 低場(chǎng)核磁共振儀器架構(gòu)

低場(chǎng)核磁共振儀按照儀器部件來(lái)分,主要包括工控機(jī)、譜儀系統(tǒng)、射頻單元、梯度單元、磁體柜及溫控單元六大部分;按照工作任務(wù)來(lái)分,儀器由工控機(jī)、射頻系統(tǒng)、梯度系統(tǒng)、磁體、恒溫系統(tǒng)五大部分組成。其中,工控機(jī)負(fù)責(zé)接收操作者的指令,并通過(guò)序列發(fā)生軟件產(chǎn)生各種控制信號(hào)傳遞給譜儀系統(tǒng)的各個(gè)部件協(xié)調(diào)工作,還要完成數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和圖像重建以及顯示任務(wù);射頻系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)射頻脈沖序列的發(fā)射和采樣信號(hào)的接收;梯度系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生梯度磁場(chǎng);磁體主要負(fù)責(zé)提供均勻、穩(wěn)定的主磁場(chǎng);恒溫系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)磁體柜內(nèi)的溫度控制。


低場(chǎng)核磁共振儀器架構(gòu)框圖

低場(chǎng)核磁共振成像軟件:

低場(chǎng)核磁共振分析儀軟件:

時(shí)域核磁共振分析儀軟件界面


2022-01-29 15:57:27 650 0
低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在常規(guī)巖心分析中的應(yīng)用解決方案

巖心分析是認(rèn)識(shí)油氣層地質(zhì)特征的必要手段,巖石作為一種多孔介質(zhì)材料,其內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)、孔內(nèi)分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、反應(yīng)過(guò)程等現(xiàn)象以及現(xiàn)象之間的相互關(guān)系是巖心分析研究的重要課題。近年來(lái),低場(chǎng)核磁共振巖心分析技術(shù)已經(jīng)成為快速測(cè)量巖石物性參數(shù)的重要手段,其適合于實(shí)驗(yàn)室研究和油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,受到石油行業(yè)的廣泛重視,應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。

基本原理:
低場(chǎng)核磁共振技術(shù)利用油氣或者水中的氫原子核在磁場(chǎng)中具有共振并能產(chǎn)生信號(hào)的特性來(lái)探測(cè)油、氣、水及其分布和巖石物性參數(shù)。巖石中,不同大小的孔隙喉道構(gòu)成巖石孔隙,弛豫時(shí)間顯示的是孔隙大小的特征。因此T2譜顯示了巖石的孔徑大小分布,孔隙的尺寸越大,對(duì)應(yīng)的弛豫時(shí)間越長(zhǎng),T2分布曲線越靠右側(cè);孔隙尺寸越小,對(duì)應(yīng)的弛豫時(shí)間越短,T2分布曲線越靠近左側(cè)。

與其他方法對(duì)比
相比氣體吸附法、壓汞法、氣體孔隙度法等方法,低場(chǎng)核磁法具有快速、無(wú)損、綠色等諸多優(yōu)勢(shì)。


應(yīng)用方向
1、巖心孔、滲、飽測(cè)定
2、含油、含水飽和度
3、潤(rùn)濕性的測(cè)定
4、巖心成像
5、鉆井液含油含水率分析
6、巖石凍融損失機(jī)理研究
7、三軸壓縮損傷力學(xué)性能研究

8、巖心高溫高壓驅(qū)替實(shí)驗(yàn)……

測(cè)試方法

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)

氣體吸附法

1、微、中孔表征較為準(zhǔn)確,0.4nm-50nm

2、BET多分子層吸附理論接近實(shí)際吸附狀態(tài),公式較為準(zhǔn)確

3、選擇相應(yīng)計(jì)算原理可分別描述不同孔徑


1、無(wú)法表征大孔的孔隙分布和結(jié)構(gòu)特征

2、測(cè)試時(shí)間久

3、測(cè)試結(jié)果受所選模型影響,準(zhǔn)確度差異大

4、孔隙分布測(cè)定中無(wú)法區(qū)分喉道與孔隙本身


核磁共振法

1、快速、無(wú)損測(cè)試、可測(cè)2nm-1μm的孔徑

2、操作簡(jiǎn)單,應(yīng)用普遍

3、整個(gè)孔隙尺度內(nèi)表征都相對(duì)準(zhǔn)確

4、可獲得較為準(zhǔn)確的孔隙結(jié)構(gòu)圖像


順磁性物質(zhì)對(duì)信號(hào)的影響較大

壓汞法

1、測(cè)試速度快,原理、操作相對(duì)簡(jiǎn)單

2、汞密度大,易于進(jìn)入巖樣孔隙中

3、可測(cè)3nm-400μm的孔徑


1、納米級(jí)孔隙測(cè)試誤差大

2、高壓汞可造成人工裂隙,影響測(cè)量準(zhǔn)確度,且汞具有毒性

3、測(cè)量的孔隙Z大開(kāi)口尺寸,孔吼存在使得測(cè)量孔徑分布偏離




(來(lái)源:蘇州紐邁分析儀器股份有限公司)

2019-05-29 13:23:31 698 0
低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在肉品研究中的應(yīng)用(文獻(xiàn)解讀)

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在肉品研究中的應(yīng)用(文獻(xiàn)解讀)


本文收集了四篇相關(guān)文獻(xiàn),主要討論:低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在肉品研究中的應(yīng)用

畜禽屠宰后,鮮肉仍保持細(xì)胞結(jié)構(gòu),其水分主要分布在肌原纖維內(nèi)、肌原纖維與細(xì)胞膜之間、肌細(xì)胞之間以及肌束之間。肌肉組織的自身結(jié)構(gòu)和鮮肉的處理方法會(huì)對(duì)肉中水分分布產(chǎn)生影響,并zui 終影響鮮肉的保水性,因而生鮮肉在成熟、保鮮貯藏過(guò)程中的水分變化受到廣泛關(guān)注。


低場(chǎng)核磁共振技術(shù)(lowfield NMR,LF-NMR)是一種快速、無(wú)損的分析檢測(cè)技術(shù),可以通過(guò)測(cè)定肉品中氫原子核在磁場(chǎng)中的弛豫特性來(lái)確定肉品中水分的不同狀態(tài),因而在肉品領(lǐng)域已有諸多研究。

主要集中在以下3個(gè)方面:

1)測(cè)定肉與肉制品中不同狀態(tài)水分的分布和遷移;

2)結(jié)合其他指標(biāo)判斷肉的食用品質(zhì)和加工品 質(zhì);

3)進(jìn)行注水、注膠肉的鑒偽,異質(zhì)肉的鑒別和肉品新鮮度檢測(cè)。



低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在肉品研究中的應(yīng)用:肉品水分分布/水分含量分析,肉品品質(zhì)評(píng)定

文獻(xiàn)結(jié)論:

肉中不易流動(dòng)水、自由水與肉的持水力、保水性、風(fēng)味等品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)。從相關(guān)性分析可以看出牦牛肉在貯藏過(guò)程中,物理化學(xué)性質(zhì)的變化常伴隨著肉中水分子流動(dòng)性的變化。可利用T2弛豫時(shí)間進(jìn)行不同貯藏時(shí)間下牦牛肉品質(zhì)的評(píng)定。

▲牦牛肉在貯藏過(guò)程中橫向弛豫時(shí)間分布

 

▲牦牛肉指標(biāo)間的相關(guān)性分析


文獻(xiàn)來(lái)源:

袁乙平,李靖,馬螈小等,低場(chǎng)核磁結(jié)合理化指標(biāo)分析低溫貯藏真空包裝牦牛肉的品質(zhì)[J].食品工業(yè)科技,2019,40(06):31-36.


低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在肉品研究中的應(yīng)用:肉品貯藏溫度Tg研究

文獻(xiàn)結(jié)論:

通過(guò)對(duì)牛肉品質(zhì)指標(biāo)與核磁共振參數(shù)T2的相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)T22與各品質(zhì)參數(shù)均有強(qiáng)的相關(guān)性,因此可根據(jù)T22 變化表征牛肉品質(zhì)變化。 通過(guò)核磁成像實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),-10℃貯藏牛肉干耗現(xiàn)象嚴(yán)重,肉的保水性差,不利于牛肉的長(zhǎng)期貯藏?;谒謸p失和經(jīng)濟(jì)成本考慮,牛肉盡量在Tg以下貯藏,控制在-15~-20℃ 左右為宜。

▲LF-NMR T2與測(cè)量指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

 

  ▲不同貯藏溫度和時(shí)間下牛肉的核磁成像


文獻(xiàn)來(lái)源:

馬瑩,楊菊梅,王松磊等,基于LF_NMR及成像技術(shù)分析牛肉貯藏水分含量變化[J].食品工業(yè)科技,2018,39(02) :278-284.


低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在肉品研究中的應(yīng)用:冷凍肉品解凍方式研究

文獻(xiàn)結(jié)論:

不同的解凍方式對(duì)凍豬肉的橫向弛豫時(shí)間T2的影響也不盡相同。凍豬肉解凍過(guò)程中發(fā)生了不同水分群之間的水分遷移。

LF-NMR T2弛豫的水分分布情況顯示,解凍方式對(duì) 豬肉中不同水分群間的遷移具有顯著影響,冷藏解凍使凍豬肉中的不易流動(dòng)水向自由水進(jìn)行遷移,微波-1解凍則使凍豬肉中的自由水向不易流動(dòng)水進(jìn)行遷移,而微波-2解凍更傾向于使不易流動(dòng)水向結(jié)合水遷移。


▲肉樣橫向弛豫時(shí)間T2變化的三維瀑布圖

 

  ▲不同解凍方式下肉樣橫向弛豫時(shí)間T2的變化

 

文獻(xiàn)來(lái)源:

程天賦,蔣奕,張翼飛等 ,基于低場(chǎng)核磁共振研究不同解凍方式對(duì)凍豬肉食用品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué),2019,40(07):20-26.


低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在肉品研究中的應(yīng)用:5種不同解凍方式對(duì)比

下面我們通過(guò)一個(gè)新的案例,來(lái)了解整個(gè)研究過(guò)程的思路和模式。

文獻(xiàn)來(lái)源:

程天賦,俞龍浩,蔣奕等,基于低場(chǎng)核磁共振探究解凍過(guò)程中肌原纖維水對(duì)雞肉食用品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué),2019,40(09),16-22.


本文研究旨在基于低場(chǎng)核磁共振橫向弛豫時(shí)間T2分析解凍過(guò)程中肌原纖維水的分布及流動(dòng)性與雞肉食用品質(zhì)間的關(guān)聯(lián)性。

  研究思路

  冷鮮雞胸肉(宰后32?h)為對(duì)照,采用冷藏解凍、微波解凍(微波-1、微波-2)與超聲解凍(180、200 W) 5 種不同方式解凍中心溫度為-20 ℃的凍結(jié)雞胸肉,測(cè)定肉樣T2、品質(zhì)特性指標(biāo)并分析它們之間的相關(guān)性。

  研究方案  


▲肉樣橫向弛豫時(shí)間T2變化的三維瀑布圖

▲不同解凍方式下肉樣橫向弛豫時(shí)間T2的變化表


解凍方式對(duì)T22峰頂點(diǎn)時(shí)間和T22峰比例有顯著影響(P<0.05)。與對(duì)照組相比,冷藏解凍和200W超聲解凍肉樣的T22峰頂點(diǎn)時(shí)間顯著延長(zhǎng)(P<0.05)(表),峰值右移(圖)。其他3組解凍肉樣之間T22峰頂點(diǎn)時(shí)間無(wú)顯著差異,但兩組微波解凍肉樣的T22有左移的趨勢(shì)。5組解凍肉樣的T22峰比例與對(duì)照組相比均顯著下降,其中微波-2解凍肉樣與對(duì)照組相比差異顯著(P<0.050),其余4組與對(duì)照組相比差異極顯著(P<0.01)。該結(jié)果說(shuō)明解凍過(guò)程會(huì)降低凍雞肉肉樣肌水中的不易流動(dòng)水含量。


文獻(xiàn)結(jié)論:

品質(zhì)方面:從解凍過(guò)程中肌水對(duì)雞胸肉品質(zhì)影響的角度考慮,微波-2解凍技術(shù)更適合冷凍雞胸肉的解凍。


水分遷移:結(jié)果表明結(jié)合水、不易流動(dòng)水含量與肉樣的WHC、嫩度和多汁性評(píng)分呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),與解凍損失率、蒸煮損失率和剪切力呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01);自由水與這些指標(biāo)的相關(guān)性與之相反。 冷藏解凍、微波-1解凍與兩組超聲解凍肉樣出現(xiàn)較為明顯的不易流動(dòng)水向自由水遷移的現(xiàn)象,且肉品質(zhì)均顯著變差;而微波-2解凍對(duì)雞胸肉品質(zhì)的負(fù)面影響最小,肌水水分群中還出現(xiàn)了強(qiáng)結(jié)合水水分群,并且微波解凍具有解凍速度快的天然優(yōu)勢(shì)。


核磁共振( nuclear?magnetic?resonance, NMR)可以提供關(guān)于水質(zhì)子與蛋白質(zhì)中可交換質(zhì)子之間相互作用的直接信息,從而提供肌水的化學(xué)物理狀態(tài)。


小結(jié):
低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在肉品研究中的應(yīng)用,主要集中在:測(cè)定肉品中的水分分布和遷移;判斷肉的食用品質(zhì)和加工品質(zhì);進(jìn)行注水、注膠肉的鑒偽,異質(zhì)肉的鑒別和肉品新鮮度檢測(cè)。


2022-04-22 12:20:49 438 0
低場(chǎng)核磁共振法用于聚合物的分子動(dòng)力學(xué)研究-交聯(lián)密度、老化過(guò)程

低場(chǎng)核磁共振法用于聚合物的分子動(dòng)力學(xué)研究-交聯(lián)密度、老化過(guò)程、填充劑


在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中和研究型實(shí)驗(yàn)室里需要有一種快速、有效、簡(jiǎn)單實(shí)用的方法來(lái)評(píng)價(jià)交聯(lián)密度。低場(chǎng)核磁法非常適合在生產(chǎn)領(lǐng)域中對(duì)交聯(lián)密度變化點(diǎn)檢測(cè),核磁法簡(jiǎn)單易用,可以作為聚合物生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量控制的工具。同時(shí)低場(chǎng)核磁對(duì)聚合物的分子動(dòng)力學(xué)非常敏感,可以用于多尺度的分子動(dòng)力學(xué)研究,為聚合物改性、配方、老化、性能評(píng)價(jià)提供可靠數(shù)據(jù),是一款科研利器。


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?chē)h(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(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的弛豫行為不同,通過(guò)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)。



分子內(nèi)和分子間氫質(zhì)子的偶極相互作用產(chǎn)生核磁共振的橫向弛豫。當(dāng)溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聚合物的玻璃態(tài)溫度時(shí),聚合物網(wǎng)絡(luò)中的這種偶極相互作用被認(rèn)為是熱分子運(yùn)動(dòng)的平均。由于聚合物單鏈中的氫質(zhì)子被作為核磁共振測(cè)量的探針,于是一種修正的單鏈模型被引入并用來(lái)解釋聚合物的橫向弛豫。



低場(chǎng)核磁共振法可用于研究:

1、活化能的測(cè)定;

2、天然橡膠交聯(lián)密度測(cè)試;

3、硫含量對(duì)橡膠交聯(lián)的影響;

4、促進(jìn)劑種類(lèi)和用量對(duì)橡膠交聯(lián)的影響

5、氧化鋅和硬脂酸含量對(duì)橡膠交聯(lián)的影響

6、橡膠硫化過(guò)程中對(duì)應(yīng)的磁共振模型參數(shù)的演化

7、混煉時(shí)間對(duì)磁共振模型參數(shù)的影響

8、納米黏土含量對(duì)橡膠交聯(lián)的影響

變溫核磁共振分析儀


2022-02-09 15:38:29 463 0
環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)密度-低場(chǎng)核磁法

環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)密度-低場(chǎng)核磁法

環(huán)氧樹(shù)脂屬于熱固性樹(shù)脂,同固化劑混合后,通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂分子和固化劑分子的相互接觸、纏繞達(dá)到均勻分布的狀態(tài)。環(huán)氧基同固化劑氨基中的活性氫發(fā)生縮合聚合反應(yīng),從而形成高分子量的環(huán)氧化合物,具備了耐熱、高強(qiáng)度、耐水、耐溶劑、耐鹽霧、粘接強(qiáng)度、耐壓絕緣等使用性能。環(huán)氧樹(shù)脂的物理狀態(tài)變化是由化學(xué)變化引起的,逐步聚合的反應(yīng)程度將直接影響固化物的zui終使用性能。

交聯(lián)密度就是交聯(lián)聚合物里面交聯(lián)鍵的多少,一般用網(wǎng)鏈分子量的大小來(lái)表示。交聯(lián)密度越大,也就是單位體積內(nèi)的交聯(lián)鍵越多,交聯(lián)程度更大。對(duì)于用作塑料的交聯(lián)聚合物來(lái)講,比如環(huán)氧樹(shù)脂,交聯(lián)密度越大,其耐熱性更好,拉伸強(qiáng)度增加,但是過(guò)高的交聯(lián)度會(huì)導(dǎo)致沖擊強(qiáng)度下降。對(duì)于用作橡膠的交聯(lián)聚合物,比如各種橡膠,交聯(lián)密度大,力學(xué)強(qiáng)度更好,回彈性更好。

環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)密度是衡量聚合反應(yīng)度的指標(biāo),交聯(lián)密度對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂zui終性能的影響至關(guān)重要,一般環(huán)氧體系需要達(dá)到75%甚至更高的交聯(lián)度,性能才能得到體現(xiàn)。

低場(chǎng)核磁法如何環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)密度:

低場(chǎng)核磁法是研究高分子材料中分子動(dòng)力學(xué)的一種非常重要和有效的手段.該技術(shù)的一個(gè)重要特點(diǎn)是可以通過(guò)合理的實(shí)驗(yàn)方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)研究體系中從低頻(Hz)到中頻(kHz)乃至高頻(MHz)范圍內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的觀測(cè).因此.核磁法非常適合研究高分子體系中各類(lèi)不同尺度分子運(yùn)動(dòng).高分子材料中分子運(yùn)動(dòng)與交聯(lián)密度密切相關(guān),通過(guò)分子運(yùn)動(dòng)的信息即可反映樣品的交聯(lián)密度。

低場(chǎng)核磁法環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)密度測(cè)試原理:

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?chē)h(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(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的弛豫行為不同,通過(guò)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)。

分子內(nèi)和分子間氫質(zhì)子的偶極相互作用產(chǎn)生核磁共振的橫向弛豫。當(dāng)溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聚合物的玻璃態(tài)溫度時(shí),聚合物網(wǎng)絡(luò)中的這種偶極相互作用被認(rèn)為是熱分子運(yùn)動(dòng)的平均。由于聚合物單鏈中的氫質(zhì)子被作為核磁共振測(cè)量的探針,于是一種修正的單鏈模型被引入并用來(lái)解釋聚合物的橫向弛豫。

固化體系環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)密度提升的途徑:

1. 提高固化溫度:排除爆聚前提下,低溫固化體系在常溫下具有更高交聯(lián)度。

2.延長(zhǎng)固化時(shí)間:延長(zhǎng)固化時(shí)間能提升交聯(lián)度,隨著固化的進(jìn)程,位阻達(dá)到一定的程度,交聯(lián)度提升幅度和程度就會(huì)大打折扣。

3.促進(jìn)劑的作用:促進(jìn)劑能降低體系活化能,促進(jìn)體系放熱,用量的大小跟提高活性的程度有關(guān)。但隨著位阻的增大,提升的幅度同樣有限。

4.環(huán)氧體系中其余材料的配合:含吸電子基團(tuán)的材料有延遲反應(yīng)的效果,含供電子基團(tuán)材料有促進(jìn)效果。如酯類(lèi)延遲反應(yīng),酚類(lèi)加速放熱,含硅醇基的活性硅微粉有促進(jìn)效果等等。

5.階段性升溫固化:一定溫度條件下達(dá)到一定交聯(lián)度以后,進(jìn)而提升固化溫度,外加能量越過(guò)位阻繼續(xù)反應(yīng),從而進(jìn)一步提升交聯(lián)度。

2022-05-25 09:52:05 518 0
低場(chǎng)核磁共振技術(shù)用于運(yùn)動(dòng)活化能研究

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)用于運(yùn)動(dòng)活化能研究

什么是活化能?

活化能是指分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。對(duì)基元反應(yīng),活化能即基元反應(yīng)的活化能。對(duì)復(fù)雜的非基元反應(yīng),反應(yīng)活化能是總包反應(yīng)的的表觀活化能,即各基元反應(yīng)活化能的代數(shù)和。

低場(chǎng)核磁在多孔材料活化能方面的應(yīng)用

低場(chǎng)核磁共振弛豫時(shí)間被證明是飽和液體的多孔材料中吸附質(zhì)-吸附劑相互作用的獨(dú)特探針??v向和橫向弛豫時(shí)間之比(T1/T2)與吸附質(zhì)-吸附劑相互作用能(活化能)有關(guān),可以引入一個(gè)基于弛豫時(shí)間之比的定量度量(ES)來(lái)表征這種表面相互作用的強(qiáng)度(活化能)。

多孔介質(zhì)中液體的表面相互作用非常重要,特別是在多相催化領(lǐng)域,理解表面相互作用的能力對(duì)于高效合理的催化劑設(shè)計(jì)至關(guān)重要。探測(cè)液體飽和多孔介質(zhì)中的液體-表面相互作用尤其具有挑戰(zhàn)性?,F(xiàn)有方法都有局限性,并且沒(méi)有一個(gè)能夠在實(shí)際反應(yīng)條件下無(wú)損地探測(cè)催化劑表面分子的行為。

使用低場(chǎng)核磁共振弛豫測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)

相比高場(chǎng)核磁,弛豫測(cè)量對(duì)吸附相互作用的表征不依賴(lài)于NMR線型和“峰位”(與多孔介質(zhì)中的液體或化學(xué)位移相關(guān)的實(shí)際峰位,可能受吸附質(zhì)-吸附劑相互作用以外的因素影響)。

自旋晶格與自旋-自旋弛豫時(shí)間之比(T1/T2)可直接與脫附活化能有關(guān),脫附活化能表征了吸附劑表面上蕞強(qiáng)的吸附位點(diǎn),可以由程序升溫脫附(TPD)方法確定。

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)用于運(yùn)動(dòng)活化能研究的基本原理:

核磁共振弛豫技術(shù)已成為研究飽和多孔介質(zhì)中液體表面相互作用的一種非侵入性、化學(xué)敏感的分析技術(shù)。由于分子運(yùn)動(dòng)性的變化,當(dāng)液體分子吸附在固體表面時(shí),檢測(cè)到的T1和T2弛豫時(shí)間都會(huì)縮短;在自由液體中,T1約等于T2。T1和T2都受到被吸附分子(表面水分子)旋轉(zhuǎn)相關(guān)時(shí)間變化的影響。然而,T2進(jìn)一步受到與表面擴(kuò)散相關(guān)的平移相關(guān)時(shí)間的影響。因此,當(dāng)分子吸附在表面上時(shí),其平移和旋轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)的變化對(duì)T2的影響大于T1,導(dǎo)致T1>T2。

T1/T2值表明了同一催化劑中不同液體表面相互作用的相對(duì)強(qiáng)度。T1/T2比率可以用作表面親和力的定性描述,并可以進(jìn)一步反映出活化能。

2022-07-06 22:29:56 277 0
混凝土自愈合研究(低場(chǎng)核磁共振技術(shù))

混凝土自愈合研究(低場(chǎng)核磁共振技術(shù))

混凝土是世界上使用蕞廣泛的建筑材料。但它很容易出現(xiàn)裂縫,這意味著,結(jié)構(gòu)物需要增加鋼筋加以強(qiáng)化。強(qiáng)化過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)部分“微裂縫”,這并不會(huì)直接導(dǎo)致強(qiáng)度損失。混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定蕞大裂縫寬度小于等于0.3mm。但隨著時(shí)間的推移,水與侵蝕性化學(xué)物一起進(jìn)入這些裂縫并腐蝕混凝土。

什么是混凝土自愈合?

混凝土自愈合是指可自行修補(bǔ)裂縫的實(shí)驗(yàn)性混凝土,它包含有可生產(chǎn)石灰石的休眠的細(xì)菌孢子和細(xì)菌生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)分,通過(guò)作用于結(jié)構(gòu)的腐蝕性雨水滲入加以激活,以期對(duì)混凝土開(kāi)裂部分進(jìn)行局部填充。這種新材料有可能會(huì)提高混凝土的使用壽命,并有效降低混凝土結(jié)構(gòu)的維護(hù)成本。

混凝土自愈合的工作原理

研究人員將混凝土愈合所需的細(xì)菌孢子和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)作為顆粒添加到混凝土配合料中,這些能在強(qiáng)堿性混凝土環(huán)境中生存數(shù)十年的芽孢桿菌,利用乳酸鈣作為這些細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。但水又成了微生物生長(zhǎng)需要所缺少的成分,因此,孢子處于休眠狀態(tài)。但當(dāng)有水接觸這一膠囊時(shí),膠囊將會(huì)融化,細(xì)菌將開(kāi)始生長(zhǎng),并以乳酸鈣作為營(yíng)養(yǎng)來(lái)源生成混凝土的主要成分石灰石。隨后,裂縫將會(huì)“愈合”?;炷磷杂现械臈U菌細(xì)菌可以在石灰石中生存,且能不斷地產(chǎn)生孢子當(dāng)水滲入其中的時(shí)候,桿菌細(xì)菌就會(huì)自動(dòng)生產(chǎn)出石灰石,從而修復(fù)好裂縫,一般歷時(shí)3周就可以完成修復(fù)?,F(xiàn)在還有一種含有機(jī)鈣化合物的產(chǎn)品也被開(kāi)始添加進(jìn)混凝土自愈合之中,以此來(lái)增快混凝土自愈合的自愈速度。

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)用于混凝土研究

低場(chǎng)核磁共振很早就被用來(lái)分析水泥的反應(yīng)的過(guò)程,通過(guò)測(cè)試混合水泥漿液在不同反應(yīng)時(shí)間下的弛豫時(shí)間譜,以水分布的變化反推水泥的反應(yīng)過(guò)程。借助低場(chǎng)核磁共振技術(shù),可研究新型水泥的水化反應(yīng)過(guò)程。

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)可在非破壞條件下連續(xù)監(jiān)測(cè)水泥基材料孔結(jié)構(gòu)的發(fā)展。在水泥基材料的孔隙中,通常填充有水分。在一定的射頻能的激發(fā)下,處在磁場(chǎng)中的水分子會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象,進(jìn)而表現(xiàn)出弛豫行為,其弛豫時(shí)間的長(zhǎng)短與水分子所在的孔隙尺寸有著定量的關(guān)系,因此能夠間接地得到孔結(jié)構(gòu)的信息。

受限流體的弛豫主要受制于表面弛豫的影響。對(duì)于特定介質(zhì)而言,t2與多孔介質(zhì)的比表面積相關(guān),在孔隙率相同時(shí),孔徑越小,比表面積越大,表面相互作用的影響越強(qiáng)烈,t2就越短。對(duì)多孔介質(zhì)流體弛豫的研究提供了孔結(jié)構(gòu)方面的信息。

2023-01-06 18:47:49 398 0
自愈合混凝土研究(低場(chǎng)核磁共振技術(shù))

自愈合混凝土研究(低場(chǎng)核磁共振技術(shù))

混凝土是世界上使用蕞廣泛的建筑材料。但它很容易出現(xiàn)裂縫,這意味著,結(jié)構(gòu)物需要增加鋼筋加以強(qiáng)化。強(qiáng)化過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)部分“微裂縫”,這并不會(huì)直接導(dǎo)致強(qiáng)度損失?;炷两Y(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定蕞大裂縫寬度小于等于0.3mm。但隨著時(shí)間的推移,水與侵蝕性化學(xué)物一起進(jìn)入這些裂縫并腐蝕混凝土。

什么是自愈合混凝土?

自愈合混凝土是指可自行修補(bǔ)裂縫的實(shí)驗(yàn)性混凝土,它包含有可生產(chǎn)石灰石的休眠的細(xì)菌孢子和細(xì)菌生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)分,通過(guò)作用于結(jié)構(gòu)的腐蝕性雨水滲入加以激活,以期對(duì)混凝土開(kāi)裂部分進(jìn)行局部填充。這種新材料有可能會(huì)提高混凝土的使用壽命,并有效降低混凝土結(jié)構(gòu)的維護(hù)成本。

自愈合混凝土的工作原理

研究人員將混凝土愈合所需的細(xì)菌孢子和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)作為顆粒添加到混凝土配合料中,這些能在強(qiáng)堿性混凝土環(huán)境中生存數(shù)十年的芽孢桿菌,利用乳酸鈣作為這些細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。但水又成了微生物生長(zhǎng)需要所缺少的成分,因此,孢子處于休眠狀態(tài)。但當(dāng)有水接觸這一膠囊時(shí),膠囊將會(huì)融化,細(xì)菌將開(kāi)始生長(zhǎng),并以乳酸鈣作為營(yíng)養(yǎng)來(lái)源生成混凝土的主要成分石灰石。隨后,裂縫將會(huì)“愈合”。自愈合混凝土中的桿菌細(xì)菌可以在石灰石中生存,且能不斷地產(chǎn)生孢子當(dāng)水滲入其中的時(shí)候,桿菌細(xì)菌就會(huì)自動(dòng)生產(chǎn)出石灰石,從而修復(fù)好裂縫,一般歷時(shí)3周就可以完成修復(fù)。現(xiàn)在還有一種含有機(jī)鈣化合物的產(chǎn)品也被開(kāi)始添加進(jìn)自愈合混凝土之中,以此來(lái)增快自愈合混凝土的自愈速度。

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)用于混凝土研究

低場(chǎng)核磁共振很早就被用來(lái)分析水泥的反應(yīng)的過(guò)程,通過(guò)測(cè)試混合水泥漿液在不同反應(yīng)時(shí)間下的弛豫時(shí)間譜,以水分布的變化反推水泥的反應(yīng)過(guò)程。借助低場(chǎng)核磁共振技術(shù),可研究新型水泥的水化反應(yīng)過(guò)程。

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)可在非破壞條件下連續(xù)監(jiān)測(cè)水泥基材料孔結(jié)構(gòu)的發(fā)展。在水泥基材料的孔隙中,通常填充有水分。在一定的射頻能的激發(fā)下,處在磁場(chǎng)中的水分子會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象,進(jìn)而表現(xiàn)出弛豫行為,其弛豫時(shí)間的長(zhǎng)短與水分子所在的孔隙尺寸有著定量的關(guān)系,因此能夠間接地得到孔結(jié)構(gòu)的信息。

受限流體的弛豫主要受制于表面弛豫的影響。對(duì)于特定介質(zhì)而言,t2與多孔介質(zhì)的比表面積相關(guān),在孔隙率相同時(shí),孔徑越小,比表面積越大,表面相互作用的影響越強(qiáng)烈,t2就越短。對(duì)多孔介質(zhì)流體弛豫的研究提供了孔結(jié)構(gòu)方面的信息。

2023-01-13 21:55:38 326 0
核磁法在聚合物材料交聯(lián)密度,老化,疲勞方面的應(yīng)用

1. 聚合物老化

聚合物材料如橡膠有很重要的用途,聚合物的某些獨(dú)有特性的喪失(老化),是一項(xiàng)重要的損耗并影響產(chǎn)品的可靠性。聚合物的老化是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程,主要發(fā)生在加熱、氣體、射線和機(jī)械應(yīng)力等外界條件下。

1) 射線對(duì)聚合物影響

2) 機(jī)械應(yīng)力對(duì)聚合物影響

3) 熱量損害對(duì)聚合物影響

4) 化學(xué)損害對(duì)聚合物影響     

2. 聚合物水合與干燥

聚合物干燥過(guò)程中水分分布是聚合物制造業(yè)關(guān)心的問(wèn)題,人們需要一種檢測(cè)水氣分布的方法,從而能更直接的觀察干燥或吸水時(shí)水分的傳輸機(jī)制?;诤舜殴舱竦募夹g(shù)在近期表現(xiàn)出檢測(cè)水分遷徙的zhuo越性能,并且對(duì)樣品無(wú)損傷。同時(shí),核磁還提供弛豫時(shí)間的信息,不僅給出水分的含量,還同時(shí)給出水分分布。無(wú)損傷,無(wú)入侵性,保證同一樣品的縱向比較。      

3. 聚合物生產(chǎn)質(zhì)量控制

低場(chǎng)核磁分析儀是檢測(cè)聚合物的新手段,它提供了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)聚合物品質(zhì)的可能,分析速度快,無(wú)損傷,幾乎不需要樣品預(yù)處理,是工業(yè)質(zhì)量控制的shou選設(shè)備。      

4. 聚合物結(jié)晶、融化的動(dòng)力學(xué)研究

磁共振技術(shù)能同時(shí)測(cè)定聚合物中晶體區(qū),融化區(qū)和非晶體區(qū),利用其特有的弛豫時(shí)間參數(shù),對(duì)樣品無(wú)損傷,迅速準(zhǔn)確的給出反映活動(dòng)性數(shù)據(jù)。      

5. 聚合物成分檢測(cè)

價(jià)格經(jīng)濟(jì)的低場(chǎng)核磁技術(shù)能提取交聯(lián)鏈的順序分布,因此能靈敏的反映交聯(lián)異構(gòu)和其他拓?fù)浼s束。  


(來(lái)源:蘇州紐邁分析儀器股份有限公司)

2019-06-17 09:53:31 607 0

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