測定交聯(lián)度的低場核磁法

交聯(lián)度

在支化的高分子中，支鏈之間沒有化學(xué)鍵的結(jié)合。在理論上它們結(jié)構(gòu)上仍近似與線型高分子：可以溶解和熔融。但當(dāng)同一或不同高分子的側(cè)鏈之間形成化學(xué)鍵連接后，高分子形成類似網(wǎng)絡(luò)狀的結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)的大小取決于高分子支鏈之間以化學(xué)鍵交聯(lián)的數(shù)量。高分子可以通過交聯(lián)形成超分子的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。兩個(gè)獨(dú)立互穿的網(wǎng)絡(luò)叫做互穿網(wǎng)絡(luò)，非交聯(lián)的高分子與交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)互穿稱為半互穿網(wǎng)絡(luò)。高分子交聯(lián)后，分子的旋轉(zhuǎn)和運(yùn)動(dòng)受到極大的限制，并由此提高高分子聚合物在宏觀上的強(qiáng)度和剛度。此外，交聯(lián)的高分子材料還擁有“記憶"效應(yīng)。當(dāng)含有足夠高交聯(lián)程度的聚合物受拉伸長時(shí)，交聯(lián)的鏈段阻止鏈間的滑移，鏈段僅能伸直；但當(dāng)外力去除后，鏈段回復(fù)至原位。硫化橡膠是高分子交聯(lián)后性質(zhì)變化并具有“記憶"效應(yīng)的一個(gè)直觀的例子。

高分子的交聯(lián)程度用交聯(lián)度表示。交聯(lián)度通常被定義為：相臨兩個(gè)交聯(lián)點(diǎn)的平均相對分子量。

傳統(tǒng)平衡溶脹法測定交聯(lián)度

交聯(lián)聚合物因其內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)在溶劑中不能溶解，但能產(chǎn)生一定程度的溶脹，溶脹程度取決于網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)程度。溶劑分子進(jìn)入高分子聚合物交聯(lián)而成的三維網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將引起三維分子網(wǎng)的伸展而使交聯(lián)體系體積膨脹。交聯(lián)網(wǎng)的伸展導(dǎo)致交聯(lián)點(diǎn)間高分子鏈構(gòu)象熵的降低，從而使交聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生彈性收縮力，這種收縮力的大小取決于交聯(lián)聚合物中兩交聯(lián)點(diǎn)間高分子鏈段的平均分子量值。當(dāng)溶劑的溶脹力和交聯(lián)鏈段的收縮力相平衡時(shí)，體系達(dá)到了溶脹平衡狀態(tài)，測出這時(shí)的溶脹度Q值，即可計(jì)算出聚合物交聯(lián)點(diǎn)間的高分子鏈段的平均分子量值。顯然，值越大，表明該交聯(lián)聚合物的交聯(lián)程度越小（交聯(lián)密度越小）。溶脹平衡實(shí)驗(yàn)應(yīng)在恒溫條件下進(jìn)行。

測定交聯(lián)度的低場核磁法

目前高分子交聯(lián)程度測試方法主要有應(yīng)力松弛法、溶脹法等，然而這些方法都存在耗時(shí)長、靈敏度不高、對樣品具有破壞性的特點(diǎn)，而低場核磁法近年來在測定交聯(lián)度方面顯示出突出的優(yōu)勢。通過對烴鏈上的H分子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行測量，從而解析得出樣品的交聯(lián)密度。可以在樣品無化學(xué)品介入、無損條件下，幾秒鐘之內(nèi)準(zhǔn)確地測定樣品的交聯(lián)程度。

低場核磁法測定交聯(lián)度的優(yōu)勢：

快速：單個(gè)樣品僅需幾分鐘即可完成測試；

綠色：測試過程無需任何化學(xué)試劑；

便捷：樣品制備簡單，對樣品形態(tài)無要求；

無損：同一樣品可重復(fù)測試，可僅需縱向?qū)嶒?yàn)。