低場核磁共振技術(shù)用于溫度升高時活化能研究

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。對基元反應(yīng)，活化能即基元反應(yīng)的活化能。對復(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。

低場核磁在多孔材料活化能方面的應(yīng)用

低場核磁共振弛豫時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特探針。縱向和橫向弛豫時間之比（T1/T2）與吸附質(zhì)-吸附劑相互作用能（活化能）有關(guān)，可以引入一個基于弛豫時間之比的定量度量（ES）來表征這種表面相互作用的強度（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于高效合理的催化劑設(shè)計至關(guān)重要。探測液體飽和多孔介質(zhì)中的液體-表面相互作用尤其具有挑戰(zhàn)性。現(xiàn)有方法都有局限性，并且沒有一個能夠在實際反應(yīng)條件下無損地探測催化劑表面分子的行為。

使用低場核磁共振弛豫測量的優(yōu)點

相比高場核磁，弛豫測量對吸附相互作用的表征不依賴于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的吸附位點，可以由程序升溫脫附（TPD）方法確定。

低場核磁共振技術(shù)用于溫度升高時活化能研究基本原理：

溫度升高時活化能會發(fā)生變化。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)。由于分子運動性的變化，當(dāng)液體分子吸附在固體表面時，檢測到的T1和T2弛豫時間都會縮短；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)時間變化的影響。然而，T2進一步受到與表面擴散相關(guān)的平移相關(guān)時間的影響。因此，當(dāng)分子吸附在表面上時，其平移和旋轉(zhuǎn)動力學(xué)的變化對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強度。T1/T2比率可以用作表面親和力的定性描述，并可以進一步反映出溫度升高時活化能的變化。

低場核磁共振技術(shù)用于運動活化能研究

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。對基元反應(yīng)，活化能即基元反應(yīng)的活化能。對復(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。

低場核磁在多孔材料活化能方面的應(yīng)用

低場核磁共振弛豫時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特探針。縱向和橫向弛豫時間之比（T1/T2）與吸附質(zhì)-吸附劑相互作用能（活化能）有關(guān)，可以引入一個基于弛豫時間之比的定量度量（ES）來表征這種表面相互作用的強度（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于高效合理的催化劑設(shè)計至關(guān)重要。探測液體飽和多孔介質(zhì)中的液體-表面相互作用尤其具有挑戰(zhàn)性。現(xiàn)有方法都有局限性，并且沒有一個能夠在實際反應(yīng)條件下無損地探測催化劑表面分子的行為。

使用低場核磁共振弛豫測量的優(yōu)點

相比高場核磁，弛豫測量對吸附相互作用的表征不依賴于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的吸附位點，可以由程序升溫脫附（TPD）方法確定。

低場核磁共振技術(shù)用于運動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)。由于分子運動性的變化，當(dāng)液體分子吸附在固體表面時，檢測到的T1和T2弛豫時間都會縮短；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)時間變化的影響。然而，T2進一步受到與表面擴散相關(guān)的平移相關(guān)時間的影響。因此，當(dāng)分子吸附在表面上時，其平移和旋轉(zhuǎn)動力學(xué)的變化對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強度。T1/T2比率可以用作表面親和力的定性描述，并可以進一步反映出活化能。

樹脂老化研究-低場核磁共振技術(shù)

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

樹脂老化的因素有哪些？

紫外線的作用:

不飽和聚酯樹脂固化后，在長期曝曬下會老化。光老化的原因來自兩方面；一方面，光的能量使樹脂的共價鍵發(fā)生斷裂；另一方面樹脂本身的不純性，造成了受破壞的突破口。結(jié)果使樹脂加速降解。

空氣中氧和臭氧的作用:

氧和臭氧可使樹脂發(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，老化進展緩慢。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材料以及各種填料，水分容易滲入到以上材料與樹脂的界面，使水解作用加劇。

樹脂老化研究低場核磁共振技術(shù)原理

老化會使環(huán)氧樹脂分子鏈運動變?nèi)酰麄€老化過程表現(xiàn)出化學(xué)鍵斷裂與交聯(lián)的過程。非交聯(lián)段具有一定的分子運動特性，衰減相對較慢；而交聯(lián)段所受束縛程度大，分子運動特性小，衰減較快。通過弛豫信息的采集，可快速評價樹脂老化過程。

電纜老化研究-低場核磁共振技術(shù)

電纜在電力系統(tǒng)中使用越來越廣泛，但是隨著運行時間的增長容易老化，威脅電力系統(tǒng)的安全運行。低場核磁共振分析技術(shù)可方便快捷地評價電纜的老化過程。

電纜老化的原因有哪些？

外力損傷

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

長期過負荷運行

超負荷運行，由于電流的熱效應(yīng)，負載電流通過電纜時必然導(dǎo)致導(dǎo)體發(fā)熱，同時電荷的集膚效應(yīng)以及鋼鎧的渦流損耗、絕緣介質(zhì)損耗也會產(chǎn)乍附加熱量，從而使電纜溫度升高。長期超負荷運行時，過高的溫度會加速絕緣的老化，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)，往往會造成電纜的鎧裝、鉛皮或外護層被腐蝕，保護層因長期遭受化學(xué)腐蝕或電解腐蝕，致使保護層失效，絕緣降低，也會導(dǎo)致電纜故障。

電纜老化研究低場核磁共振技術(shù)原理

電纜在電場及其他物理化學(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)。電纜老化過程表現(xiàn)出化學(xué)鍵斷裂與交聯(lián)的過程，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動特性，衰減相對較慢；而交聯(lián)段所受束縛程度大，分子運動特性小，衰減較快。通過弛豫信息的采集，可快速評價電纜老化過程。

電纜老化研究-低場核磁共振技術(shù)

電纜在電力系統(tǒng)中使用越來越廣泛，但是隨著運行時間的增長容易老化，威脅電力系統(tǒng)的安全運行。低場核磁共振分析技術(shù)可方便快捷地評價電纜的老化過程。

電纜老化的原因有哪些？

外力損傷

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

長期過負荷運行

超負荷運行，由于電流的熱效應(yīng)，負載電流通過電纜時必然導(dǎo)致導(dǎo)體發(fā)熱，同時電荷的集膚效應(yīng)以及鋼鎧的渦流損耗、絕緣介質(zhì)損耗也會產(chǎn)乍附加熱量，從而使電纜溫度升高。長期超負荷運行時，過高的溫度會加速絕緣的老化，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)，往往會造成電纜的鎧裝、鉛皮或外護層被腐蝕，保護層因長期遭受化學(xué)腐蝕或電解腐蝕，致使保護層失效，絕緣降低，也會導(dǎo)致電纜故障。

電纜老化研究低場核磁共振技術(shù)原理

電纜在電場及其他物理化學(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)。電纜老化過程表現(xiàn)出化學(xué)鍵斷裂與交聯(lián)的過程，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動特性，衰減相對較慢；而交聯(lián)段所受束縛程度大，分子運動特性小，衰減較快。通過弛豫信息的采集，可快速評價電纜老化過程。

混凝土自愈合研究（低場核磁共振技術(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化。強化過程中必然會出現(xiàn)部分“微裂縫”，這并不會直接導(dǎo)致強度損失。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。但隨著時間的推移，水與侵蝕性化學(xué)物一起進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裂縫的實驗性混凝土，它包含有可生產(chǎn)石灰石的休眠的細菌孢子和細菌生長所需要的養(yǎng)分，通過作用于結(jié)構(gòu)的腐蝕性雨水滲入加以激活，以期對混凝土開裂部分進行局部填充。這種新材料有可能會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菌孢子和營養(yǎng)物質(zhì)作為顆粒添加到混凝土配合料中，這些能在強堿性混凝土環(huán)境中生存數(shù)十年的芽孢桿菌，利用乳酸鈣作為這些細菌的營養(yǎng)來源。但水又成了微生物生長需要所缺少的成分，因此，孢子處于休眠狀態(tài)。但當(dāng)有水接觸這一膠囊時，膠囊將會融化，細菌將開始生長，并以乳酸鈣作為營養(yǎng)來源生成混凝土的主要成分石灰石。隨后，裂縫將會“愈合”。混凝土自愈合中的桿菌細菌可以在石灰石中生存,且能不斷地產(chǎn)生孢子當(dāng)水滲入其中的時候,桿菌細菌就會自動生產(chǎn)出石灰石,從而修復(fù)好裂縫,一般歷時3周就可以完成修復(fù)。現(xiàn)在還有一種含有機鈣化合物的產(chǎn)品也被開始添加進混凝土自愈合之中,以此來增快混凝土自愈合的自愈速度。

低場核磁共振技術(shù)用于混凝土研究

低場核磁共振很早就被用來分析水泥的反應(yīng)的過程,通過測試混合水泥漿液在不同反應(yīng)時間下的弛豫時間譜,以水分布的變化反推水泥的反應(yīng)過程。借助低場核磁共振技術(shù),可研究新型水泥的水化反應(yīng)過程。

低場核磁共振技術(shù)可在非破壞條件下連續(xù)監(jiān)測水泥基材料孔結(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,處在磁場中的水分子會發(fā)生共振現(xiàn)象,進而表現(xiàn)出弛豫行為,其弛豫時間的長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,孔徑越小,比表面積越大,表面相互作用的影響越強烈,t2就越短。對多孔介質(zhì)流體弛豫的研究提供了孔結(jié)構(gòu)方面的信息。

自愈合混凝土研究（低場核磁共振技術(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化。強化過程中必然會出現(xiàn)部分“微裂縫”，這并不會直接導(dǎo)致強度損失。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。但隨著時間的推移，水與侵蝕性化學(xué)物一起進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裂縫的實驗性混凝土，它包含有可生產(chǎn)石灰石的休眠的細菌孢子和細菌生長所需要的養(yǎng)分，通過作用于結(jié)構(gòu)的腐蝕性雨水滲入加以激活，以期對混凝土開裂部分進行局部填充。這種新材料有可能會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菌孢子和營養(yǎng)物質(zhì)作為顆粒添加到混凝土配合料中，這些能在強堿性混凝土環(huán)境中生存數(shù)十年的芽孢桿菌，利用乳酸鈣作為這些細菌的營養(yǎng)來源。但水又成了微生物生長需要所缺少的成分，因此，孢子處于休眠狀態(tài)。但當(dāng)有水接觸這一膠囊時，膠囊將會融化，細菌將開始生長，并以乳酸鈣作為營養(yǎng)來源生成混凝土的主要成分石灰石。隨后，裂縫將會“愈合”。自愈合混凝土中的桿菌細菌可以在石灰石中生存,且能不斷地產(chǎn)生孢子當(dāng)水滲入其中的時候,桿菌細菌就會自動生產(chǎn)出石灰石,從而修復(fù)好裂縫,一般歷時3周就可以完成修復(fù)。現(xiàn)在還有一種含有機鈣化合物的產(chǎn)品也被開始添加進自愈合混凝土之中,以此來增快自愈合混凝土的自愈速度。

低場核磁共振技術(shù)用于混凝土研究

低場核磁共振很早就被用來分析水泥的反應(yīng)的過程,通過測試混合水泥漿液在不同反應(yīng)時間下的弛豫時間譜,以水分布的變化反推水泥的反應(yīng)過程。借助低場核磁共振技術(shù),可研究新型水泥的水化反應(yīng)過程。

低場核磁共振技術(shù)可在非破壞條件下連續(xù)監(jiān)測水泥基材料孔結(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,處在磁場中的水分子會發(fā)生共振現(xiàn)象,進而表現(xiàn)出弛豫行為,其弛豫時間的長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,孔徑越小,比表面積越大,表面相互作用的影響越強烈,t2就越短。對多孔介質(zhì)流體弛豫的研究提供了孔結(jié)構(gòu)方面的信息。

石墨烯表面疏水性能研究-低場核磁共振技術(shù)

什么叫親水性和疏水性？

親水性：指帶有極性基團的分子，對水有較大的親和能力，可以吸引水分子，或易溶解于水。這類分子形成的固體材料的表面，易被水所潤濕。具有這種特性都是物質(zhì)的親水性。

疏水性：分子偏向于非極性，并因此較會溶解在中性和非極性溶液（如有機溶劑）。疏水性分子在水里通常會聚成一團，而水在疏水性溶液的表面時則會形成一個很大的接觸角而成水滴狀。

材料表面潤濕過程的實質(zhì)是物質(zhì)界面發(fā)生性質(zhì)和能量的變化。當(dāng)水分子之間的內(nèi)聚力小于水分子與固體材料分子間的相互吸引力時，材料被水潤濕，此種材料為親水性的，稱為親水性材料；而水分子之間的內(nèi)聚力大于水分子與材料分子間的吸引力時，則材料表面不能被水所潤濕，此種材料是疏水性的（或稱憎水性），稱為疏水性材料。

石墨烯材料獨牛寺的結(jié)構(gòu)、大的比表面積，使得它擁有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性能，在各個領(lǐng)域的應(yīng)用價值逐漸突顯，逐漸成為很多領(lǐng)域研究的焦點。比表面積是其一個重要的性質(zhì)，是衡量石墨烯材料性能的一項非常重要的參量，低場核磁共振技術(shù)是一種先進的測試懸浮液顆粒表面特性的方法，低場核磁共振法測試時間短，不需要繁瑣的樣品處理過程，無需引入外部試劑。在監(jiān)測懸浮液狀態(tài)下顆粒與溶劑之間的表面化學(xué)、親和性、潤濕性等方面具有獨牛寺的優(yōu)勢。

低場核磁共振技術(shù)用于石墨烯表面疏水性能研究基本原理

材料的親水性與疏水性與顆粒的團聚與分散存在直接的關(guān)聯(lián)，低場核磁共振技術(shù)可研究顆粒材料在水中的分散規(guī)律及分散行為與顆粒的潤濕性的關(guān)系，通過顆粒間的相互作用了解分散作用機制。

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(tài)密切相關(guān)，自由狀態(tài)的液相分子的核磁馳豫時間要比束縛狀態(tài)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(shù)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(tài)、分散性穩(wěn)定性、親和性以及潤濕性等問題。

表面疏水性變?yōu)橛H水性過程研究-低場核磁共振技術(shù)

什么叫親水性和疏水性

親水性：指帶有極性基團的分子，對水有較大的親和能力，可以吸引水分子，或易溶解于水。這類分子形成的固體材料的表面，易被水所潤濕。具有這種特性都是物質(zhì)的親水性。

疏水性：分子偏向于非極性，并因此較會溶解在中性和非極性溶液（如有機溶劑）。疏水性分子在水里通常會聚成一團，而水在疏水性溶液的表面時則會形成一個很大的接觸角而成水滴狀。

材料表面潤濕過程的實質(zhì)是物質(zhì)界面發(fā)生性質(zhì)和能量的變化。當(dāng)水分子之間的內(nèi)聚力小于水分子與固體材料分子間的相互吸引力時，材料被水潤濕，此種材料為親水性的，稱為親水性材料；而水分子之間的內(nèi)聚力大于水分子與材料分子間的吸引力時，則材料表面不能被水所潤濕，此種材料是疏水性的（或稱憎水性），稱為疏水性材料。

顆粒在水中會發(fā)生聚團，如混疑、選擇性聚團、疏水聚團和油團聚等已在礦物加工，水處理及食品加工等行業(yè)獲得廣泛的工業(yè)應(yīng)用。在粉體技術(shù)、化工、涂料和醫(yī)藥等領(lǐng)域中，聚團的逆過程(顆粒分散)則是提高工藝效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量和性能的關(guān)鍵技術(shù)手段。

低場核磁共振技術(shù)

材料的親水性與疏水性與顆粒的團聚與分散存在直接的關(guān)聯(lián)，低場核磁共振技術(shù)可研究顆粒材料在水中的分散規(guī)律及分散行為與顆粒的潤濕性的關(guān)系，通過顆粒間的相互作用了解分散作用機制。

顆粒分散體中溶劑的弛豫速率與可用顆粒表面積成線性比例。與游離聚合物相關(guān)的溶劑或聚合物環(huán)和尾部內(nèi)的溶劑在弛豫速率方面沒有顯著變化，因為它們?nèi)匀痪哂泻芨叩牧鲃有浴．?dāng)聚合物在顆粒表面形成吸附層時，由于水分子在近表面區(qū)域的比例和/或停留時間增加，總的弛豫速率增強。通過低場核磁技術(shù)的弛豫差異，即可描述顆粒分散性。

低場核磁共振技術(shù)用熱固性酚醛樹脂的固化反應(yīng)研究

酚醛樹脂的分類：

根據(jù)形態(tài)，酚醛樹脂可分為固體酚醛樹脂和液體酚醛樹脂，其中固體酚醛樹脂為黃色、透明、無定形塊狀物質(zhì)，而液體酚醛樹脂為黃色、深棕色液體。根據(jù)工程性能，固體酚醛樹脂可分為熱塑性酚醛樹脂和熱固性酚醛樹脂。

熱固性酚醛樹脂的特性：

熱固性酚醛樹脂具有很強的浸潤能力,成型性能好,體積密度大,氣孔率低,用于耐火制品,該樹脂在15℃- 20℃下可保持三個月.酚醛樹脂制品優(yōu)點主要是尺寸穩(wěn)定,耐熱、阻燃,電絕緣性能好,耐酸性強,它主要應(yīng)用于運輸業(yè)、建筑業(yè)、軍事業(yè)、采礦業(yè)等多種行業(yè),應(yīng)用廣泛.

熱固性酚醛樹脂是膠粘劑的重要原料。單一的酚醛樹脂膠性脆，主要用于膠合板和精鑄砂型的粘結(jié)。以其他高聚物改性的酚醛樹脂為基料的膠粘劑，在結(jié)構(gòu)膠中占有重要地位。其中酚醛-丁睛、酚醛-縮醛、酚醛-環(huán)氧、酚醛-環(huán)氧-縮醛、酚醛-尼龍等膠粘劑具有耐熱性好、粘結(jié)強度高的特點。酚醛-丁睛和酚醛-縮醛膠粘劑還具有抗張、抗沖擊、耐濕熱老化等優(yōu)異性能，是結(jié)構(gòu)膠粘劑的優(yōu)良品種。

低場核磁共振技術(shù)用熱固性酚醛樹脂的固化反應(yīng)研究

紐邁PQ001低場核磁共振分析儀

低場核磁共振技術(shù)主要是通過弛豫特性來研究聚合物分子的運動性。T2由自旋系統(tǒng)內(nèi)部交換能量引起,反映了樣品內(nèi)部聚合物上氫質(zhì)子所處的化學(xué)環(huán)境,與氫質(zhì)子所受的束縛力及其自由度有關(guān),而氫質(zhì)子的束縛程度又與樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密不可分。氫質(zhì)子受束縛越大或自由度越小,T2越短。固化反應(yīng)過程中,氫質(zhì)子的T2會逐漸縮短,固化完荃后氫質(zhì)子受到完荃的束縛,T2會縮短為定值,不再變化,T2與樣品固化反應(yīng)程度之間具有明顯的對應(yīng)關(guān)系。因此,可借助T2的變化在線觀察樣品在不同溫度下的固化反應(yīng)全過程,判斷固化反應(yīng)程度。

低場核磁共振法用于淀粉玻璃化轉(zhuǎn)變溫度研究

淀粉不僅是食品中的重要的組成成分,而且也是有用的食品工業(yè)原料,應(yīng)用用途十分的廣泛。大家都知道,淀粉由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成,直鏈淀粉為一條直鏈的結(jié)構(gòu),分子量較小,支鏈淀粉是高度分支,分子量通常較高。由于來自不同種植物的淀粉在結(jié)構(gòu),組成和分子狀態(tài)方面的差異,來自不同的來源的淀粉具備各自的使用功能。

食品的玻璃化轉(zhuǎn)變可能會引起食品的貨架壽命和質(zhì)構(gòu)等的改變,已成為當(dāng)今的研究熱點。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的這個概念目前被廣泛的應(yīng)用在食品科學(xué)的領(lǐng)域當(dāng)中。玻璃化轉(zhuǎn)變是一種二級相變,物質(zhì)不會放出潛熱,不發(fā)生相變,他的宏觀上在物質(zhì)的物理、電學(xué)、熱及力學(xué)等其他性質(zhì)上,表現(xiàn)出變化或者不連續(xù)性。當(dāng)食品處在玻璃態(tài)時,食品的分子分散的速率就會減慢,產(chǎn)品的品質(zhì)就會提高,然而,當(dāng)食品發(fā)生了玻璃化轉(zhuǎn)變之后,它的理化性質(zhì)就會發(fā)生明顯的改變。淀粉的玻璃化轉(zhuǎn)變對機械性能的影響很大,如引起淀粉的質(zhì)構(gòu)特性和產(chǎn)品老化等重要影響。因此,研究淀粉的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是非常重要的。

聚合物在比較低的溫度下,分子的熱運動所需要的能量就很低,只有分子中的鏈節(jié)、支鏈等比較小的運動單元可以運動,而鏈段和分子鏈處于被凍結(jié)的狀態(tài),聚合物在外界作用下只能發(fā)生微小的形變,這個時候聚合物表現(xiàn)出來的力學(xué)性質(zhì)和玻璃相似,所以把這種狀態(tài)叫做玻璃態(tài)。聚合物發(fā)生了玻璃化轉(zhuǎn)變時的溫度稱為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。當(dāng)食品處在玻璃態(tài)的時候,受擴散控制的食品的品質(zhì)變化的反應(yīng)就會變得非常的緩慢,有的甚至不會發(fā)生。這時的食品的各個方面的性質(zhì)就會非常的穩(wěn)定,對于食品的保存和新鮮程度等品質(zhì)的保持就十分有利。大部分的谷物類食品是以淀粉為原料的,如小吃、焙烤食品等。面包在儲藏的過程會發(fā)生老化(硬化),嚴重影響面包的品質(zhì),淀粉結(jié)晶就是影響面包老化的重要因素。當(dāng)儲藏溫度低于Tg時,淀粉就不會發(fā)生結(jié)晶,所以將面包在玻璃態(tài)時儲藏,對yi制面包老化很有效。食品中的玻璃化轉(zhuǎn)變會影響食品的貨架壽命和質(zhì)構(gòu)等。

低場核磁共振法測定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：

NMR是一種通過測定活性原子核的弛豫特性來描述分子運動特性的技術(shù)。用NMR測定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是基于弛豫時間(T1、T2)可以衡量玻璃化轉(zhuǎn)變時分子鏈段運動的急劇變化。與上述方法相比，NMR對所測食品樣品沒有限制，對樣品亦不具破壞性，靈敏度高，能夠快速、實時、荃芳位、定量的研究樣品。

玻璃化轉(zhuǎn)變是指非晶態(tài)的高聚物（包括晶態(tài)高聚物中的非晶體部分）從玻璃態(tài)到高彈態(tài)的轉(zhuǎn)變或者從高彈態(tài)到玻璃態(tài)的轉(zhuǎn)變。許多研究人員已經(jīng)接受食品也是聚合物這一觀點并將其作為聚合物體系進行分析，聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)是分子運動，聚合物由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)時，含有質(zhì)子的基團運動頻率增加，這些變化可由弛豫時間T1和T2來衡量。

當(dāng)聚合物處于玻璃態(tài)時，T2不隨溫度而變，表現(xiàn)出剛性晶格的性質(zhì)，玻璃化轉(zhuǎn)變后，突破剛性晶格的限制，T2隨溫度升高而增大。繪制T2-溫度曲線，T2轉(zhuǎn)折點所對應(yīng)的溫度即玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。

T2-溫度曲線和T1-溫度曲線都是由兩條近似直線的不同斜率的直線部分組成，這兩條直線的交點就看作為相轉(zhuǎn)變點，所對應(yīng)的溫度就是相轉(zhuǎn)變溫度，即我們所要測定的Tg。對于“U”曲線，其zui低點，即為相轉(zhuǎn)變點，所對應(yīng)溫度為Tg。

低場核磁技術(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，橡膠制品為什么會出現(xiàn)老化現(xiàn)象。

橡膠產(chǎn)品為什么會出現(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，紫外線會直接導(dǎo)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(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：

1. 經(jīng)常有高溫或高溫環(huán)境。高溫度會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(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(shù)可用于橡膠老化檢測。

低場核磁技術(shù)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(shù)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(jié)構(gòu)動態(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(huán)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(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,核磁共振的弛豫機制對這種變化具有高敏感性,其主要表現(xiàn)為橫向弛豫時間T2隨反應(yīng)時間延長的規(guī)律性變化。因此通過研究老化過程中橡膠樣品的弛豫時間變化規(guī)律及其與老化性能的關(guān)系,就可以間接評估橡膠老化的特性。