低場核磁測水分流動(dòng)性

低場核磁測水分流動(dòng)性

什么是低場核磁？

低場核磁共振（low-field magnetic resonance，LFMR）是一種物理測試技術(shù)，它利用外部磁場和磁化技術(shù)，對生物樣品中的氫原子進(jìn)行測量。LFMR技術(shù)的原理基于核自旋磁矩和外磁場之間的相互作用。

當(dāng)施加外磁場時(shí)，生物分子會(huì)產(chǎn)生核自旋磁矩，并在外磁場中排列成一定的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)過程中，一些能量較高的核自旋會(huì)被外磁場激發(fā)，形成核自旋磁矩。這些自旋磁矩在外磁場中會(huì)產(chǎn)生一定的磁場強(qiáng)度，我們稱之為磁化強(qiáng)度。

當(dāng)外磁場發(fā)生變化時(shí)，生物分子的磁化強(qiáng)度也會(huì)隨之變化。這種變化會(huì)導(dǎo)致磁共振信號的產(chǎn)生。通過測量這些磁共振信號，我們可以了解生物分子的結(jié)構(gòu)和磁化強(qiáng)度的變化，從而對生物樣品進(jìn)行分析和研究。

低場核磁共振技術(shù)具有高分辨率、高靈敏度和高對比度等優(yōu)點(diǎn)，因此在生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)和地球科學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

低場核磁如何檢測水分流動(dòng)性？

低場核磁共振技術(shù)可以用于檢測生物樣品中的水分流動(dòng)性。其原理是基于對質(zhì)子核自旋從食物成分（例如水，脂肪，碳水化合物和蛋白質(zhì)）中吸收的共振射頻的測量。質(zhì)子核自旋從食物成分中吸收共振射頻，由于質(zhì)子核自旋從食物成分中吸收的共振射頻，低場核磁共振儀可以測量質(zhì)子核自旋從食物成分中吸收的共振射頻。由于它的靈敏性、快速的分析速度、無創(chuàng)性和低成本，它已被廣泛用作表征食物中水分流動(dòng)性和分布的分析技術(shù)。

低場核磁共振技術(shù)可以測量水分子的運(yùn)動(dòng)速度和動(dòng)態(tài)特性，以及水分子中各種化學(xué)物質(zhì)的分布和含量。這些信息可以被用于確定樣品中水分的含量、微觀結(jié)構(gòu)和水分子與其他成分的相互作用。這些信息也可以被用于確定樣品的干燥程度和質(zhì)量，以及其他與水分有關(guān)的特性。

低場核磁共振技術(shù)在檢測水分流動(dòng)性方面的應(yīng)用非常廣泛，包括水分在生物樣品中的分布、水分子的運(yùn)動(dòng)速度和動(dòng)態(tài)特性、水分子中各種化學(xué)物質(zhì)的分布和含量等。例如，可以使用低場核磁共振技術(shù)測量果蔬中的水分含量、質(zhì)地特征和顏色特性，以及土壤中的水分含量和質(zhì)地特征。這些信息可以被用于確定樣品的干燥程度和質(zhì)量，以及其他與水分有關(guān)的特性。此外，低場核磁共振技術(shù)還可以用于監(jiān)測生物樣品的干燥過程和質(zhì)量變化，以及確定藥物中的水分含量和藥效。

低場核磁反演技術(shù)

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(shù)樣品來說，低場核磁弛豫信號都可以用多指數(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(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種成分的信號強(qiáng)度，總信號的大小是所有成分產(chǎn)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(shí)間和縱向弛豫時(shí)間。

低場核磁反演技術(shù)：

弛豫信號反演的目標(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。

表面活性劑含量怎么測？低場核磁技術(shù)

什么是表面活性劑？

表面活性劑是指是能使目標(biāo)溶液表面張力顯著下降的物質(zhì)。具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列。表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)具有兩性：一端為親水基團(tuán)，另一端為疏水基團(tuán)；親水基團(tuán)常為極性基團(tuán)，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其鹽，羥基、酰胺基、醚鍵等也可作為極性親水基團(tuán)；而疏水基團(tuán)常為非極性烴鏈，如8個(gè)碳原子以上烴鏈。表面活性劑分為離子型表面活性劑（包括陽離子表面活性劑與陰離子表面活性劑）、非離子型表面活性劑、兩性表面活性劑、復(fù)配表面活性劑、其他表面活性劑等。

表面活性劑的特性：

表面活性劑通過在氣液兩相界面吸附降低水的表面張力，也可以通過吸附在液體界面間來降低油水界面張力。許多表面活性劑也能在本體溶液中聚集成為聚集體。

表面活性劑吸附性：

溶液中的正吸附：增加潤濕性、乳化性、起泡性；

固體表面的吸附：非極性固體表面單層吸附，極性固體表面可發(fā)生多層吸附。

表面活性劑的分類：

根據(jù)所需要的性質(zhì)和具體應(yīng)用場合不同，有時(shí)要求表面活性劑具有不同的親水親油結(jié)構(gòu)和相對密度。通過變換親水基或親油基種類、所占份額及在分子結(jié)構(gòu)中的位置，可以達(dá)到所需親水親油平衡的目的。經(jīng)過多年研究和生產(chǎn)，已派生出許多表面活性劑種類，每一種類又包含眾多品種，給識(shí)別和挑選某個(gè)具體品種帶來困難。因此，必須對成千上萬種表面活性劑作一科學(xué)分類，才有利于進(jìn)一步研究和生產(chǎn)新品種，并為篩選、應(yīng)用表面活性劑提供便利。

低場核磁技術(shù)告訴你表面活性劑含量怎么測

核磁共振弛豫測量可用于研究表面材料上吸附的表面活性劑。液體中的游離表面活性劑對液體的弛豫時(shí)間影響很小，而顆粒界面的表面活性劑對分散體系的弛豫時(shí)間影響很大。利用該性質(zhì)可測定界面活性劑的濃度。為了吸附表面活性劑，活性劑必須取代已經(jīng)潤濕在材料表面的流體，因此，測得的核磁共振弛豫時(shí)間會(huì)發(fā)生改變。表面活性劑濃度（c）正比與表面吸附液體比例（PS），通過弛豫特性可計(jì)算得到表面活性劑含量。

abs橡膠含量怎么測-低場核磁法

ABS為淺黃色粒狀或珠狀不透明樹脂，無毒、無味、吸水率低，具有良好的綜合物理機(jī)械性能，如優(yōu)良的電性能、耐磨性，尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和表面光澤等，且易于加工成型。缺點(diǎn)是耐候性，耐熱性差，且易燃。

ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用;ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。

abs橡膠含量

耐熱ABS的熱變形溫度一般在90~105℃，具有良好的耐熱性、韌性和流動(dòng)性。可用于汽車門、后輪罩內(nèi)板、面板等制作，應(yīng)用于家電領(lǐng)域，如微波爐、電飯煲、電吹風(fēng)等。ABS耐熱性可通過降低橡膠含量、增加SAN分子量和丙烯晴含量而提高。

ABS橡膠含量的多少直接影響著ABS材料的物理化學(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ABS材料，需要測量ABS橡膠含量以優(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。

橡膠含量怎么測，低場核磁法原理：

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

藥物晶型怎么測？(低場核磁技術(shù))

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liao效果,因此對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。

低場核磁技術(shù)測試藥物晶型的原理：

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。使用時(shí)域核磁共振觀察到的T1弛豫行為對于評估API粉末的結(jié)晶狀態(tài)非常有效。

低場核磁技術(shù)用于藥物晶型的定性研究：

在特定的溫度下，晶型穩(wěn)定的藥物，對應(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)域核磁測得的T1弛豫時(shí)間發(fā)生對應(yīng)的變化。根據(jù)測定的T1弛豫行為,可以監(jiān)測物理混合物中結(jié)晶磚題與晶型轉(zhuǎn)變過程。

紐邁PQ001系列低場核磁共振分析儀

環(huán)氧樹脂交聯(lián)密度-低場核磁法

環(huán)氧樹脂屬于熱固性樹脂，同固化劑混合后，通過環(huán)氧樹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。對于用作塑料的交聯(lián)聚合物來講，比如環(huán)氧樹脂，交聯(lián)密度越大，其耐熱性更好，拉伸強(qiáng)度增加，但是過高的交聯(lián)度會(huì)導(dǎo)致沖擊強(qiáng)度下降。對于用作橡膠的交聯(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)密度對環(huán)氧樹脂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)。

低場核磁法如何環(huán)氧樹脂交聯(lián)密度：

低場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)是可以通過合理的實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)對研究體系中從低頻(Hz)到中頻(kHz)乃至高頻(MHz)范圍內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的觀測．因此．核磁法非常適合研究高分子體系中各類不同尺度分子運(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)，通過分子運(yùn)動(dòng)的信息即可反映樣品的交聯(lián)密度。

低場核磁法環(huán)氧樹脂交聯(lián)密度測試原理：

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(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)。

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量的探針,于是一種修正的單鏈模型被引入并用來解釋聚合物的橫向弛豫。

固化體系環(huán)氧樹脂交聯(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.延長固化時(shí)間：延長固化時(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。如酯類延遲反應(yīng)，酚類加速放熱，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，外加能量越過位阻繼續(xù)反應(yīng)，從而進(jìn)一步提升交聯(lián)度。

低場核磁不易流動(dòng)水

低場核磁共振技術(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：

（1）基于信號幅值的分析檢測；

（2）基于圖像(信號二維分布)的分析檢測；

（3）基于弛豫時(shí)間的分析檢測；

（4）基于擴(kuò)散系數(shù)的分析檢測。

低場核磁共振技術(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)出越來越廣泛的應(yīng)用，成為一種重要的分析測試工具。

低場核磁不易流動(dòng)水

在食品研究領(lǐng)域，采集到的CPMG回波串，經(jīng)過反演擬合后得到的T2分布經(jīng)常有3個(gè)峰。中間的峰一般認(rèn)為是低場核磁不易流動(dòng)水

低場核磁技術(shù)主要是檢測水的信號，或是以水為探針檢測與水接觸的物質(zhì)變化。食品體系中測得的三個(gè)峰，主要體現(xiàn)了不同環(huán)境中的水分狀態(tài)。要理解低場核磁的三個(gè)峰的物理含義，我們先了解一下低場核磁檢測水分的原理。

生物大分子類似蛋白淀粉等含有很多親水位點(diǎn)，帶有的固有電荷和與之相連的相反電荷迫使大量水分形成極性多層模型。

多層結(jié)構(gòu)形成機(jī)理是：大分子的親水基團(tuán)（—NH2，—OH）與鄰近水分形成氫鍵，由于氫鍵極化，水分子反過來傾向與下一層水分子形成氫鍵，如此反復(fù)，zui后形成極性的多層結(jié)構(gòu)。這個(gè)又是NMR研究水分相態(tài)的基礎(chǔ)依據(jù)，由于結(jié)合水直接與大分子基團(tuán)以氫鍵結(jié)合，受到束縛程度較大，水分運(yùn)動(dòng)性較弱，衰減速度最快，自由水游離在結(jié)構(gòu)以外，水分運(yùn)動(dòng)性較強(qiáng)，衰減速度最慢，從而根據(jù)弛豫時(shí)間的大小來區(qū)分水分相態(tài)。

不同狀態(tài)的水分往往與食品的品質(zhì)、口感、質(zhì)構(gòu)、加工工藝等有直接關(guān)系，這部分的研究已經(jīng)非常成熟。

低場核磁共振技術(shù)原理

低場核磁共振技術(shù)主要檢測為H質(zhì)子，也可以用于F信號測試。含H樣品經(jīng)過特定頻率的射頻激勵(lì)后，產(chǎn)生核磁共振信號。H核磁共振信號對應(yīng)有T1、T2兩個(gè)主要參數(shù)，通過測試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際標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法。

低場核磁共振由于其設(shè)備成本較低，研究使用門檻相對較低，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、一次測量可獲得多個(gè)參數(shù)、對樣品無損耗、樣品制備簡單、對操作人員的健康和環(huán)境無影響等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此許多原來采用其他傳統(tǒng)檢測方法的應(yīng)用目前都在探索采用核磁共振技術(shù)進(jìn)行。

低場核磁技術(shù)研究硅膠老化

由于硅膠制品的使用越來越頻繁，硅膠產(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硅膠制品老化的現(xiàn)象，硅膠制品為什么會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象。

硅膠產(chǎn)品為什么會(huì)出現(xiàn)老化？

硅橡膠樹脂的粘合性比許多橡膠都要高，但硅膠同其它橡膠一樣，也會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象，由于內(nèi)部分子鏈斷裂，使硅膠的性能發(fā)生了很大的變化。對于橡塑制品來說，硅膠產(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)楣枘z制品可吸收光能使橡膠內(nèi)產(chǎn)生自由分子。

硅膠產(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)加速硅膠材料的氧化環(huán)境，從而導(dǎo)致老化。

2. 化學(xué)因素。歸根結(jié)底，硅膠材料是一種化學(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)使硅膠制品的性能迅速下降，老化得很快。

硅膠老化的試驗(yàn)方法：

硅膠老化是硅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，需要通過檢測技術(shù)對硅膠樣品進(jìn)行測試，以評定硅膠老化的程度及其對性能的影響。低場核磁技術(shù)可用于硅膠老化檢測。

低場核磁技術(shù)研究硅膠老化基本原理：

低場核磁共振技術(shù)是通過測定恒定磁場強(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中被磁化后,與特定射頻場產(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。

硅膠老化是交聯(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)間延長的規(guī)律性變化。因此通過研究老化過程中硅膠樣品的弛豫時(shí)間變化規(guī)律及其與老化性能的關(guān)系,就可以間接評估硅膠老化的特性。

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低場核磁橫相弛豫時(shí)間

在核磁共振現(xiàn)象中，弛豫是指原子核發(fā)生共振且處在高能狀態(tài)時(shí)，當(dāng)射頻脈沖停止后，將迅速恢復(fù)到原來低能狀態(tài)的現(xiàn)象。恢復(fù)的過程即稱為弛豫過程，它是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程，需要一定的時(shí)間反映了質(zhì)子系統(tǒng)中質(zhì)子之間和質(zhì)子周圍環(huán)境之間的相互作用。

完成弛豫過程分兩步進(jìn)行，即縱向磁化強(qiáng)度矢量Mz恢復(fù)到最初平衡狀態(tài)的M0和橫向磁化強(qiáng)度Mxy要衰減到零，這兩步是同時(shí)開始但獨(dú)立完成的，下面將簡單介紹低場核磁橫相弛豫過程和低場核磁橫相弛豫時(shí)間T2。

低場核磁橫相弛豫過程

在射頻脈沖的作用下，所有質(zhì)子的相位都相同，它們都沿相同的方向排列，以相同的角速度（或角頻率）繞外磁場進(jìn)動(dòng)。當(dāng)射頻脈沖停止后，同相位的質(zhì)子彼此之間將逐漸出現(xiàn)相位差，即失相位。我們把質(zhì)子由同相位逐漸分散zui終均勻分布，宏觀表現(xiàn)為其橫向磁化強(qiáng)度矢量Mxy從蕞大（對于π/2脈沖來說，為M0）逐漸衰減為0的過程稱為橫向弛豫過程。

低場核磁橫相弛豫時(shí)間

低場核磁橫相弛豫時(shí)間又稱自旋-自旋弛豫時(shí)間，通常用Mxymax衰減63%時(shí)所需的時(shí)間，所以經(jīng)過一個(gè)T2時(shí)間，Mxy還存在37%在實(shí)際工作中，一般認(rèn)為Mxy經(jīng)過5T2時(shí)間已基本衰減為零。下圖表示π/2脈沖之后Mxy隨時(shí)間的衰減曲線：

在MRI中，通常用橫向弛豫時(shí)間T2來描述橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減的快慢，如果T2小就說明橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減快。否則，若T2長就說明橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減慢。

在給定外磁場中，T2僅取決于組織，不同的組織由于其自旋-自旋相互作用效果不同，而這種效果取決于質(zhì)子間的接近程度。由于不同組織自旋-自旋相互作用效果不同，所以不同組織的T2不同，固體中的T2比液體中的T2短的多。特別注意的是：橫向弛豫時(shí)間T2比縱向弛豫時(shí)間T1快5-10倍，也就是說在縱向磁化強(qiáng)度恢復(fù)到M0時(shí)，橫向磁化強(qiáng)度早已經(jīng)衰減為零。

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(shù)樣品來說，低場核磁弛豫信號都可以用多指數(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(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種成分的信號強(qiáng)度，總信號的大小是所有成分產(chǎn)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(shí)間和縱向弛豫時(shí)間。

低場核磁反演方法研究：

弛豫信號反演的目標(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。

低場核磁法測定結(jié)合膠含量

什么是結(jié)合膠？

在混煉過程中，橡膠大分子會(huì)與活性填料（如炭黑粒子）的表面產(chǎn)生化學(xué)和物理的牢固結(jié)合，使一部分橡膠結(jié)合在炭黑粒子的表面，成為不能溶解于有機(jī)溶劑的橡膠，叫結(jié)合膠。

結(jié)合膠的生成有助于炭黑附聚體在混煉過程中發(fā)生破碎和分散均勻，但在混煉過程的初期，即炭黑-橡膠團(tuán)塊破碎和分散以前，過早地生成過多的結(jié)合像膠，由于它包覆在炭黑附聚體外面形成了硬度較大的硬膜，反而會(huì)使這種高濃度炭黑-橡膠團(tuán)塊難于進(jìn)一步破碎和分散。所以對于不飽和度高的二烯類橡膠，尤其是天然橡膠，混煉過程初期應(yīng)嚴(yán)格控制混煉條件，盡量避免混煉溫度過分升高，以使炭黑與橡膠之間只發(fā)生有限的結(jié)合。

結(jié)合膠含量的測定一直都是行業(yè)難題,傳統(tǒng)的化學(xué)法測試精度低、受人為主觀因素較大。在核磁法中,由于彈性體材料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)可快速無損獲得結(jié)合膠含量。

低場核磁法測定結(jié)合膠含量的基本原理：

彈性體材料弛豫衰減曲線隨樣品內(nèi)部組分狀態(tài)的改變而改變。核磁法利用彈性體材料內(nèi)不同的組分其弛豫時(shí)間不同這一原理,實(shí)現(xiàn)結(jié)合膠含量測試的目的。

低場核磁法測定結(jié)合膠含量對樣品的要求：

低場核磁法對測試樣品形狀、顏色無要求，只有能放進(jìn)檢測探頭即可。利用核磁法可快速測得結(jié)合膠含量。

低場核磁用于順丁橡膠含量檢測

順丁橡膠是順式-1,4-聚丁二烯橡膠的簡稱，其分子式為(C4H6)n。順丁橡膠是由丁二烯聚合而成的結(jié)構(gòu)規(guī)整的合成橡膠，其順式結(jié)構(gòu)含量在95%以上。根據(jù)催化劑的不同，可分成鎳系、鈷系、鈦系和稀土系（釹系）順丁橡膠。順丁橡膠是僅次于丁苯橡膠的第二大合成橡膠。與天然橡膠和丁苯橡膠相比，硫化后其耐寒性、耐磨性和彈性特別優(yōu)異，動(dòng)負(fù)荷下發(fā)熱少，耐老化性尚好，易與天然橡、氯丁橡膠或丁睛橡膠并用。順丁橡膠特別適用于制造汽車輪胎和耐寒制品，還可以制造緩沖材料及各種膠鞋、膠布、膠帶和海綿膠等。

根據(jù)順式1，4含量的不同，順丁橡膠又可分為低順式（順式1，4含量為35％～40％）、中順式(90％左右)和高順式（96％～99％）三類。

順丁橡膠中橡膠含量的多少直接影響著順丁橡膠的物理化學(xué)性能參數(shù),因此順丁橡膠含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。

低場核磁用于順丁橡膠含量檢測原理:

基質(zhì)的核磁信號衰減非常快,一般在十微秒內(nèi)衰減為零。而橡膠填料的核磁信號衰減要慢的多,通常信號可以持續(xù)幾十或幾百毫秒。因此,通過對NMR信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟蓸?可以只獲取橡膠的核磁信號,從而進(jìn)行定量測量,圖為90度脈沖后檢測到的自由感應(yīng)衰減(FID)信號。在測試之前,根據(jù)確定的標(biāo)準(zhǔn)曲線,確定核磁信號強(qiáng)度與橡膠含量的關(guān)系,可在30秒—2分鐘內(nèi)測得橡膠含量。