前沿應(yīng)用|高分子材料耐水性能表征，低場核磁共振技術(shù)從分子鏈運(yùn)動角度去評價

發(fā)布時間：2025-03-31 11:20

高分子材料（如橡膠、塑料和樹脂等）的耐水性能對其應(yīng)用壽命和穩(wěn)定性具有重要影響。

傳統(tǒng)評價方法（如重量法）雖然操作簡便，但僅能提供粗略的防水性能評估，無法揭示材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化及分子運(yùn)動特性的變化。

新型評價方法（如太赫茲波譜和介電分析）盡管在某些方面表現(xiàn)出優(yōu)勢，但仍存在一定的局限性。例如，這兩種方法的檢測精度僅為±0.5%，當(dāng)吸水率低于1%時，其結(jié)果可能缺乏實際意義。

此外，太赫茲波譜對強(qiáng)極性基團(tuán)材料（如尼龍）信號吸收強(qiáng)烈，導(dǎo)致信號衰減顯著，從而引入測試誤差；而介電分析需要樣品與電極直接接觸，電極氧化或界面效應(yīng)可能進(jìn)一步增加測量誤差。

本案例采用低場核磁設(shè)備對發(fā)泡樹脂的耐水性能進(jìn)行評價，為材料研究者提供了新的研究思路。

在便攜式電子設(shè)備中，抗沖擊吸收材料通常需要具備優(yōu)異的耐水性能。本案例針對此類材料，對幾種發(fā)泡樹脂的耐水性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并引入低場核磁共振技術(shù)作為其表征手段。

首先測試了三種發(fā)泡樹脂的弛豫曲線，如下圖所示，并對其進(jìn)行反演，得出硬段、中間段、軟段的組分。

接著將發(fā)泡樹脂放入重水中，重水是高密度水，可以更有效地誘發(fā)材料吸水膨脹，模擬材料在實際使用過程中可能遇到的惡劣環(huán)境（將樹脂泡在普通水中也可以）。

將樹脂浸泡一天后，繼續(xù)測試其弛豫變化，并得出材料軟硬段變化。

材料的耐水性能主要取決于兩個因素：

1、材料的硬段成分的含量；

2、材料軟段成分在浸泡重水前后的變化。

當(dāng)材料滿足：硬段成分含量越高，軟段成分浸泡重水前后的變化越小時，材料具有相對較高的耐水性能。

為此，該應(yīng)用提出了一個衡量材料耐水性能的指標(biāo)N，該指標(biāo)計算公式為=材料浸泡重水前的硬段組分含量*（材料浸泡重水前的軟段組分含量/材料浸泡重水后的軟段組分含量），該N值越大時，材料的耐水性能越好。通過計算，樹脂3的耐水性能更好。

此外，借助變溫核磁設(shè)備VTMR20-010V-I還可以對材料循環(huán)濕潤-干燥過程中的性能演變規(guī)律進(jìn)行進(jìn)一步研究。

本應(yīng)用選擇低場核磁技術(shù)來評價樹脂的防水性能，主要原因在于該技術(shù)能夠分析材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)及分子運(yùn)動特性，從而可更深入地揭示材料防水性能的本質(zhì)。

如您對以上應(yīng)用感興趣