環氧樹脂交聯密度-低場核磁法

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

交聯密度就是交聯聚合物里面交聯鍵的多少，一般用網鏈分子量的大小來表示。交聯密度越大，也就是單位體積內的交聯鍵越多，交聯程度更大。對于用作塑料的交聯聚合物來講，比如環氧樹脂，交聯密度越大，其耐熱性更好，拉伸強度增加，但是過高的交聯度會導致沖擊強度下降。對于用作橡膠的交聯聚合物，比如各種橡膠，交聯密度大，力學強度更好，回彈性更好。

環氧樹脂交聯密度是衡量聚合反應度的指標，交聯密度對環氧樹脂最終性能的影響至關重要，一般環氧體系需要達到75%甚至更高的交聯度，性能才能得到體現。

低場核磁法如何環氧樹脂交聯密度：

低場核磁法是研究高分子材料中分子動力學的一種非常重要和有效的手段．該技術的一個重要特點是可以通過合理的實驗方法，實現對研究體系中從低頻(Hz)到中頻(kHz)乃至高頻(MHz)范圍內分子運動的觀測．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動．高分子材料中分子運動與交聯密度密切相關，通過分子運動的信息即可反映樣品的交聯密度。

低場核磁法環氧樹脂交聯密度測試原理：

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,自旋系統在恢復熱平衡狀態的過程中表現出來的弛豫行為不同,通過弛豫時間的差異可以體系聚合物的分子動力學信息。而分子分子動力學信息直接與聚合物的交聯密度、老化、填充劑相關。

分子內和分子間氫質子的偶極相互作用產生核磁共振的橫向弛豫。當溫度遠遠高于聚合物的玻璃態溫度時,聚合物網絡中的這種偶極相互作用被認為是熱分子運動的平均。由于聚合物單鏈中的氫質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。

固化體系環氧樹脂交聯密度提升的途徑：

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度。

2.延長固化時間：延長固化時間能提升交聯度，隨著固化的進程，位阻達到一定的程度，交聯度提升幅度和程度就會大打折扣。

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

4.環氧體系中其余材料的配合：含吸電子基團的材料有延遲反應的效果，含供電子基團材料有促進效果。如酯類延遲反應，酚類加速放熱，含硅醇基的活性硅微粉有促進效果等等。

5.階段性升溫固化：一定溫度條件下達到一定交聯度以后，進而提升固化溫度，外加能量越過位阻繼續反應，從而進一步提升交聯度。