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低场核磁共振技术在常规岩心分析中的应用解决方案

苏州纽迈分析仪器 2019-05-29 13:23:31 566  浏览
  • 岩心分析是认识油气层地质特征的必要手段,岩石作为一种多孔介质材料,其内部的孔隙结构、孔内分子的运动状态、反应过程等现象以及现象之间的相互关系是岩心分析研究的重要课题。近年来,低场核磁共振岩心分析技术已经成为快速测量岩石物性参数的重要手段,其适合于实验室研究和油田现场应用,受到石油行业的广泛重视,应用领域日益广泛。

    基本原理:
    低场核磁共振技术利用油气或者水中的氢原子核在磁场中具有共振并能产生信号的特性来探测油、气、水及其分布和岩石物性参数。岩石中,不同大小的孔隙喉道构成岩石孔隙,弛豫时间显示的是孔隙大小的特征。因此T2谱显示了岩石的孔径大小分布,孔隙的尺寸越大,对应的弛豫时间越长,T2分布曲线越靠右侧;孔隙尺寸越小,对应的弛豫时间越短,T2分布曲线越靠近左侧。

    与其他方法对比
    相比气体吸附法、压汞法、气体孔隙度法等方法,低场核磁法具有快速、无损、绿色等诸多优势。


    应用方向
    1、岩心孔、渗、饱测定
    2、含油、含水饱和度
    3、润湿性的测定
    4、岩心成像
    5、钻井液含油含水率分析
    6、岩石冻融损失机理研究
    7、三轴压缩损伤力学性能研究

    8、岩心高温高压驱替实验……

    测试方法

    优点

    缺点

    气体吸附法

    1、微、中孔表征较为准确,0.4nm-50nm

    2、BET多分子层吸附理论接近实际吸附状态,公式较为准确

    3、选择相应计算原理可分别描述不同孔径


    1、无法表征大孔的孔隙分布和结构特征

    2、测试时间久

    3、测试结果受所选模型影响,准确度差异大

    4、孔隙分布测定中无法区分喉道与孔隙本身


    核磁共振法

    1、快速、无损测试、可测2nm-1μm的孔径

    2、操作简单,应用普遍

    3、整个孔隙尺度内表征都相对准确

    4、可获得较为准确的孔隙结构图像


    顺磁性物质对信号的影响较大

    压汞法

    1、测试速度快,原理、操作相对简单

    2、汞密度大,易于进入岩样孔隙中

    3、可测3nm-400μm的孔径


    1、纳米级孔隙测试误差大

    2、高压汞可造成人工裂隙,影响测量准确度,且汞具有毒性

    3、测量的孔隙Z大开口尺寸,孔吼存在使得测量孔径分布偏离




    (来源:苏州纽迈分析仪器股份有限公司)

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低场核磁共振技术在常规岩心分析中的应用解决方案

岩心分析是认识油气层地质特征的必要手段,岩石作为一种多孔介质材料,其内部的孔隙结构、孔内分子的运动状态、反应过程等现象以及现象之间的相互关系是岩心分析研究的重要课题。近年来,低场核磁共振岩心分析技术已经成为快速测量岩石物性参数的重要手段,其适合于实验室研究和油田现场应用,受到石油行业的广泛重视,应用领域日益广泛。

基本原理:
低场核磁共振技术利用油气或者水中的氢原子核在磁场中具有共振并能产生信号的特性来探测油、气、水及其分布和岩石物性参数。岩石中,不同大小的孔隙喉道构成岩石孔隙,弛豫时间显示的是孔隙大小的特征。因此T2谱显示了岩石的孔径大小分布,孔隙的尺寸越大,对应的弛豫时间越长,T2分布曲线越靠右侧;孔隙尺寸越小,对应的弛豫时间越短,T2分布曲线越靠近左侧。

与其他方法对比
相比气体吸附法、压汞法、气体孔隙度法等方法,低场核磁法具有快速、无损、绿色等诸多优势。


应用方向
1、岩心孔、渗、饱测定
2、含油、含水饱和度
3、润湿性的测定
4、岩心成像
5、钻井液含油含水率分析
6、岩石冻融损失机理研究
7、三轴压缩损伤力学性能研究

8、岩心高温高压驱替实验……

测试方法

优点

缺点

气体吸附法

1、微、中孔表征较为准确,0.4nm-50nm

2、BET多分子层吸附理论接近实际吸附状态,公式较为准确

3、选择相应计算原理可分别描述不同孔径


1、无法表征大孔的孔隙分布和结构特征

2、测试时间久

3、测试结果受所选模型影响,准确度差异大

4、孔隙分布测定中无法区分喉道与孔隙本身


核磁共振法

1、快速、无损测试、可测2nm-1μm的孔径

2、操作简单,应用普遍

3、整个孔隙尺度内表征都相对准确

4、可获得较为准确的孔隙结构图像


顺磁性物质对信号的影响较大

压汞法

1、测试速度快,原理、操作相对简单

2、汞密度大,易于进入岩样孔隙中

3、可测3nm-400μm的孔径


1、纳米级孔隙测试误差大

2、高压汞可造成人工裂隙,影响测量准确度,且汞具有毒性

3、测量的孔隙Z大开口尺寸,孔吼存在使得测量孔径分布偏离




(来源:苏州纽迈分析仪器股份有限公司)

2019-05-29 13:23:31 566 0
低场核磁共振技术在肉品研究中的应用(文献解读)

低场核磁共振技术在肉品研究中的应用(文献解读)


本文收集了四篇相关文献,主要讨论:低场核磁共振技术在肉品研究中的应用

畜禽屠宰后,鲜肉仍保持细胞结构,其水分主要分布在肌原纤维内、肌原纤维与细胞膜之间、肌细胞之间以及肌束之间。肌肉组织的自身结构和鲜肉的处理方法会对肉中水分分布产生影响,并zui 终影响鲜肉的保水性,因而生鲜肉在成熟、保鲜贮藏过程中的水分变化受到广泛关注。


低场核磁共振技术(lowfield NMR,LF-NMR)是一种快速、无损的分析检测技术,可以通过测定肉品中氢原子核在磁场中的弛豫特性来确定肉品中水分的不同状态,因而在肉品领域已有诸多研究。

主要集中在以下3个方面:

1)测定肉与肉制品中不同状态水分的分布和迁移;

2)结合其他指标判断肉的食用品质和加工品 质;

3)进行注水、注胶肉的鉴伪,异质肉的鉴别和肉品新鲜度检测。



低场核磁共振技术在肉品研究中的应用:肉品水分分布/水分含量分析,肉品品质评定

文献结论:

肉中不易流动水、自由水与肉的持水力、保水性、风味等品质指标相关。从相关性分析可以看出牦牛肉在贮藏过程中,物理化学性质的变化常伴随着肉中水分子流动性的变化。可利用T2弛豫时间进行不同贮藏时间下牦牛肉品质的评定。

▲牦牛肉在贮藏过程中横向弛豫时间分布

 

▲牦牛肉指标间的相关性分析


文献来源:

袁乙平,李靖,马螈小等,低场核磁结合理化指标分析低温贮藏真空包装牦牛肉的品质[J].食品工业科技,2019,40(06):31-36.


低场核磁共振技术在肉品研究中的应用:肉品贮藏温度Tg研究

文献结论:

通过对牛肉品质指标与核磁共振参数T2的相关性分析,发现T22与各品质参数均有强的相关性,因此可根据T22 变化表征牛肉品质变化。 通过核磁成像实验发现,-10℃贮藏牛肉干耗现象严重,肉的保水性差,不利于牛肉的长期贮藏。基于水分损失和经济成本考虑,牛肉尽量在Tg以下贮藏,控制在-15~-20℃ 左右为宜。

▲LF-NMR T2与测量指标的相关系数

 

  ▲不同贮藏温度和时间下牛肉的核磁成像


文献来源:

马莹,杨菊梅,王松磊等,基于LF_NMR及成像技术分析牛肉贮藏水分含量变化[J].食品工业科技,2018,39(02) :278-284.


低场核磁共振技术在肉品研究中的应用:冷冻肉品解冻方式研究

文献结论:

不同的解冻方式对冻猪肉的横向弛豫时间T2的影响也不尽相同。冻猪肉解冻过程中发生了不同水分群之间的水分迁移。

LF-NMR T2弛豫的水分分布情况显示,解冻方式对 猪肉中不同水分群间的迁移具有显著影响,冷藏解冻使冻猪肉中的不易流动水向自由水进行迁移,微波-1解冻则使冻猪肉中的自由水向不易流动水进行迁移,而微波-2解冻更倾向于使不易流动水向结合水迁移。


▲肉样横向弛豫时间T2变化的三维瀑布图

 

  ▲不同解冻方式下肉样横向弛豫时间T2的变化

 

文献来源:

程天赋,蒋奕,张翼飞等 ,基于低场核磁共振研究不同解冻方式对冻猪肉食用品质的影响[J].食品科学,2019,40(07):20-26.


低场核磁共振技术在肉品研究中的应用:5种不同解冻方式对比

下面我们通过一个新的案例,来了解整个研究过程的思路和模式。

文献来源:

程天赋,俞龙浩,蒋奕等,基于低场核磁共振探究解冻过程中肌原纤维水对鸡肉食用品质的影响[J].食品科学,2019,40(09),16-22.


本文研究旨在基于低场核磁共振横向弛豫时间T2分析解冻过程中肌原纤维水的分布及流动性与鸡肉食用品质间的关联性。

  研究思路

  冷鲜鸡胸肉(宰后32 h)为对照,采用冷藏解冻、微波解冻(微波-1、微波-2)与超声解冻(180、200 W) 5 种不同方式解冻中心温度为-20 ℃的冻结鸡胸肉,测定肉样T2、品质特性指标并分析它们之间的相关性。

  研究方案  


▲肉样横向弛豫时间T2变化的三维瀑布图

▲不同解冻方式下肉样横向弛豫时间T2的变化表


解冻方式对T22峰顶点时间和T22峰比例有显著影响(P<0.05)。与对照组相比,冷藏解冻和200W超声解冻肉样的T22峰顶点时间显著延长(P<0.05)(表),峰值右移(图)。其他3组解冻肉样之间T22峰顶点时间无显著差异,但两组微波解冻肉样的T22有左移的趋势。5组解冻肉样的T22峰比例与对照组相比均显著下降,其中微波-2解冻肉样与对照组相比差异显著(P<0.050),其余4组与对照组相比差异极显著(P<0.01)。该结果说明解冻过程会降低冻鸡肉肉样肌水中的不易流动水含量。


文献结论:

品质方面:从解冻过程中肌水对鸡胸肉品质影响的角度考虑,微波-2解冻技术更适合冷冻鸡胸肉的解冻。


水分迁移:结果表明结合水、不易流动水含量与肉样的WHC、嫩度和多汁性评分呈极显著正相关(P<0.01),与解冻损失率、蒸煮损失率和剪切力呈极显著负相关(P<0.01);自由水与这些指标的相关性与之相反。 冷藏解冻、微波-1解冻与两组超声解冻肉样出现较为明显的不易流动水向自由水迁移的现象,且肉品质均显著变差;而微波-2解冻对鸡胸肉品质的负面影响最小,肌水水分群中还出现了强结合水水分群,并且微波解冻具有解冻速度快的天然优势。


核磁共振( nuclear magnetic resonance, NMR)可以提供关于水质子与蛋白质中可交换质子之间相互作用的直接信息,从而提供肌水的化学物理状态。


小结:
低场核磁共振技术在肉品研究中的应用,主要集中在:测定肉品中的水分分布和迁移;判断肉的食用品质和加工品质;进行注水、注胶肉的鉴伪,异质肉的鉴别和肉品新鲜度检测。


2022-04-22 12:20:49 336 0
低场核磁共振技术与应用概述

低场核磁共振技术与应用概述

1.  什么是低场核磁共振;

核磁共振仪器按磁场强度可分为以下几类:

>3.0T ———高场强核磁;

1.0T-3.0T —–中场强核磁;

0.1T-1.0T —–低场强核磁;

<0.1T ———超低场强核磁;


低场核磁共振主要是指磁场强度比较低的核磁共振仪器。低场核磁共振技术应用领域非常广泛,而且还处在不断拓展之中,低场核磁共振技术主要基于四个方面进行样品分析与检测:(1)基于信号幅值的分析检测;(2)基于图像(信号二维分布)的分析检测;(3)基于弛豫时间的分析检测;(4)基于扩散系数的分析检测。



低场核磁共振技术在食品农业、地质勘探、石油化工、生物医药、材料科学等诸多方面体现出越来越广泛的应用,成为一种重要的分析测试工具。


下图为0.5T磁场强度的低场核磁共振仪器:

低场核磁共振成像分析仪


2. 低场核磁共振与高场核磁共振的区别

高场核磁共振仪器主要用于测试分子化学结构,通过化学位移得到分子内部结构信息,研究领域属微观领域(分子内部),可进行1H、13C、31P,15N等多核波谱测量。


低场核磁主要用于测试分子与分子之间的动力学信息,过弛豫时间得到分子运动信息,分子与分子之间的作用信息;研究领域属亚微观领域(分子之间),可测定玻璃态转化温度、高分子材料交联密度、造影剂弛豫率、孔径分布及孔隙度等,广泛应用于食品工业、石油工业、医药工业、纺织工业、聚合物工业。


高场核磁具有高灵敏度、高分辨率、高信噪比,但是对样品均匀度要求高,液体需要去离子化,固体需要是粉末状,而且仪器费用昂贵,安装需要专用场地,需要屏蔽设施,仪器需要液氮或液氦冷却,后续维护成本非常高;


低场核磁使用永磁体,设备小型化,灵活易于移动,维护简单,易与其他设备或配件整合,满足在线高通量测试要求。低场核磁共振仪器费用低,仪器内部已做屏蔽,安装场地不需特殊处理。非常适合在线过程检测、工业品控和质检。

 

3. 低场核磁共振技术原理

低场核磁共振技术主要检测为H质子,也可以用于F信号测试。含H样品经过特定频率的射频激励后,产生核磁共振信号。H核磁共振信号对应有T1、T2两个主要参数,通过测试T1、T2弛豫时间并进行建模,可用于食品、农业、石油勘探、聚合物、固体脂肪含量…多方面研究。已有多种方法形成国际标准和行业标准方法。


低场核磁共振由于其设备成本较低,研究使用门槛相对较低,应用领域非常广泛,且处于不断拓展之中。由于核磁共振分析技术具有速度快、精确度高、一次测量可获得多个参数、对样品无损耗、样品制备简单、对操作人员的健康和环境无影响等诸多优点,因此许多原来采用其他传统检测方法的应用目前都在探索采用核磁共振技术进行。

 

4. 低场核磁共振仪器应用

1). 低场核磁在食品领域的应用:

◆ 棕榈油、黄油等油脂固体脂肪含量测试(SFC ,Solid Fat Content)

◆ 含油种子、种子残渣含油率和含水率测试

◆ 巧克力及巧克力相关产品的固体脂肪含量

◆ 总脂肪含量

◆ 水包油型和油包水型乳剂的液滴粒径分析

◆ 干湿食品和饲料的含油量、含水量和蛋白质含量

◆ 食品玻璃化转变温度

◆ 食品变温研究(食品加热模式、热变性、蒸煮过程)

◆ 食品储藏过程、水分迁移、水分分布研究

◆ 饼干水分含量快速测试

◆ 干零食含油量测试

◆ 凝胶水合作用研究

◆ 干燥、复水过程品质变化研究

 

2). 低场核磁在农业领域的应用:

◆ 种子含油含水率测试

◆ 种子发芽过程研究

◆ 含油种子自动化选育(按含油率分选)

◆ 植物根系成像研究

◆ 农产品干燥研究

 

3). 低场核磁在纺织行业的应用:

◆ 纤维中油剂含量

◆ 聚合物涂层含量

◆ 纤维和纺织品上的氟化涂层测量

 

4). 低场核磁在材料行业的应用:

◆ 聚丙烯的二甲苯可溶物含量

◆ 聚乙烯密度和结晶度

◆ 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和聚苯乙烯等聚合物的橡胶含量

◆ 弹性体交联密度

◆ 硫磺粉末样品中的油含量

◆ 聚苯乙烯中的橡胶含量

◆ 沥青瓦填料含量

◆ 萤石中氟化钙含量

◆ 聚氯乙烯(PVC)中增塑剂含量

◆ 聚乙烯密度的测量

◆ 聚合物分子量测试

◆ 沸石含水率测试

◆ 铵油zha药中含油量

◆ 废水中的油脂含量测试

◆ 载氟氧化铝的氟含量测量

◆ 橡胶交联密度研究

◆ 聚合物老化、 固化过程动态评价

◆ 变温环境下聚合物性能研究

◆ 聚合物改性评价

◆ 聚合物软硬段分析

◆ 材料亲疏水性研究、吸水过程研究

◆ 膜材料孔径大小、孔径分布研究

◆ 膜材料水分迁移分析

◆ 凝胶材料水合作用评价

◆ 木材孔径大小与孔径分布研究

◆ 牙膏的含氟量

◆ 化妆品的熔融属性


5). 低场核磁在石化行业的应用:

◆ 碳氢化合物的氢含量

◆ 蜡/石蜡的含油量


6). 低场核磁共振在制药行业的应用

◆ 活体小鼠和大鼠的脂肪和肌肉含量

◆ 非接触式称重

◆ 粉剂和片剂的含水量和溶剂含量

◆ 造影剂弛豫时间、弛豫率、体外成像、活体MRI

◆ 活体大鼠、小鼠MRI,多模态成像


7). 低场核磁在悬浮液体系中的应用:

◆ 微乳液的弛豫

◆ 混合聚合物体系的吸附行为

◆ 聚合物在二氧化硅上的竞争吸附

◆ 钛酸钡沉淀过程

◆ 金和银纳米粒子加速老化效应

◆ 悬浮颗粒体系的比表面积

◆ 评价研磨过程对悬浮液表面积的影响

◆ 碳化硅悬浮液表面积

◆ 混合粒子悬浮液弛豫行为

◆ 药yong原料药研磨过程的弛豫行为

◆ 液滴尺寸测量

◆ 粉体质量控制、分散工艺研究


8). 低场核磁在岩土能源领域的应用:

◆ 孔隙度、孔径分布、渗透性、饱和度测试

◆ 力学损伤规律及机理研究

◆ 土壤水分状态、水分迁移、冻土未冻水含量分析

◆ 污泥整体含水率、不同层面含水率分布研究

◆ 污泥净化处理工艺研究

◆ 建筑材料吸水、渗水、持水性、防水性检测

◆ 水泥固化过程研究


9). 低场核磁在多孔材料领域的应用:

◆ 孔径分布研究

◆ 孔径大小研究

◆ 低温纳米孔径测试

 

5. 低场核磁共振仪器架构

低场核磁共振仪按照仪器部件来分,主要包括工控机、谱仪系统、射频单元、梯度单元、磁体柜及温控单元六大部分;按照工作任务来分,仪器由工控机、射频系统、梯度系统、磁体、恒温系统五大部分组成。其中,工控机负责接收操作者的指令,并通过序列发生软件产生各种控制信号传递给谱仪系统的各个部件协调工作,还要完成数据处理、存储和图像重建以及显示任务;射频系统主要负责射频脉冲序列的发射和采样信号的接收;梯度系统主要负责产生梯度磁场;磁体主要负责提供均匀、稳定的主磁场;恒温系统主要负责磁体柜内的温度控制。


低场核磁共振仪器架构框图

低场核磁共振成像软件:

低场核磁共振分析仪软件:

时域核磁共振分析仪软件界面


2022-01-29 15:57:27 579 0
低场核磁共振技术在高分子材料交联密度,老化等科研领域的应用

一、应用概述

低场磁共振设备在高分子材料领域拥有广泛应用,其主要通过检测材料的交联密度和弛豫时间,分析研究材料的硫化过程、老化过程、改性过程以及浸水干燥变化,进行材料的结晶、分子动力学研究,是对材料特性研究与品质检测控制的有效手段。


二、解决方案

1.测量橡胶类聚合物的交联密度(物理交联、化学交联)

2.高分子材料产品质量控制

3.高分子材料老化过程的品质检测

4.橡胶硫化工艺与配方研究

5.固体基质中水分含量测定及水分分布研究

6.热固性树脂固化、老化过程表征及反应活化能测定

7.环境响应型材料亲疏水转变过程研究

8.复合材料多相体系相容性研究

9.结晶动力学研究

10.嵌段共聚物软段硬段含量及分子运动性研究

11.聚合反应反应程度动态表征

12.材料含氟量测定

13.聚合物中增塑剂和橡胶含量的测定

14.橡胶微裂缝、二维交联密度均匀性、质子密度均匀性研究


实验案例

1、硫化胶交联密度

2、探究橡胶内部、外部微裂缝

 3、环氧树脂老化、固化过程研究

4、多项体系相容性研究(金属改性橡胶体系)

样品号

 1

 2

 3

 4

qMrl-1(ms)

 0.36

 0.27

 0.28

 0.22

交联密度(mol/cm)

8.87E-05

 7.65E-05

 7.81E-05

 6.84E-05

T2(ms)

 53.28

 41.86

 35.78

 44.71

T2sol(ms)

 139.28

 130.20

 97.70

 218.56

A

 23.6%

 29.6%

 30.8%

 22.2%

B

 29.2%

 54.8%

 39.5%

 45.2%

C

 46.9%

 21.4%

 28.6%

 12.8%

 A0

 0.3%

 0.4%

 0.3%

 0.9%


XLD2模型反演结果推演图

图解:不同表面改性的金属与橡胶分子链的相容性可通过T2弛豫时间来表征。T2 弛 豫 时 间 越 小 意 味 着相容性越好 


 5)亲疏水材料转变过程研究

※ 纯水T2=2600ms

 ※ 当加入Ca2+、Na+,溶液中的纳米颗粒表面的亲水基因变成疏水基因

 ※ 通过T2变化表征纳米颗粒表面亲疏水变化过程

附录:

XLD模型

a) 数学公式

在交联密度分析系统软件中,XLD模型的数学公式为:

   

参数含义为:

    A的部分,该部分代表的是聚合物交联的部分(化学交联和物理交联);

A:表示交联部分信号所占整个信号的比例(%);

T2:表示交联部分信号的弛豫时间;

q:表示交联部分的各向异性率,它是样品在测试温度下残余偶极矩和样品在玻璃态温度以下残余偶极矩的比值;

Mrl:表示样品在玻璃态温度以下的残余偶极矩;

    B的部分,该部分代表的高度活动部分,即悬链尾部分;

    B:表示高度活动部分信号所占整个信号的比例(%);

    T2:表示聚合物高度活动部分信号的弛豫时间,即悬链尾的部分; 

    A0:没有物理意义,是用来做信号分析时所需要的直流分量。

    a) 核磁参数变化与橡胶交联结构变化的关系:

 A、B两个参数,从核磁的角度反映了交联部分和选链尾部分氢原子核量的多少,该类参数增加时,说明该部分的量在增加,该类参数减少时,说明该部分的量在减少。比如,当A增加时,说明交联部分在增加。

    T2,从核磁的角度反映了分子运动相关时间的快慢, 一般的,分子基团越大,分子的运动能力越差,相关时间越长,T2越短,所以当交联密度增加时,T2值在减小。

    q,从核磁的角度反映了分子受束缚的程度,当q值越大,说明分子受束缚的程度越大,所以当交联密度增大时,q值也增大




(来源:苏州纽迈分析仪器股份有限公司)

2019-08-02 09:54:11 736 0
氟橡胶中的氟含量检测-低场核磁共振技术
氟橡胶中的氟含量检测-低场核磁共振技术

什么是氟橡胶?

氟胶是含有氟原子的合成橡胶,具有优异的耐热性、耐氧化性、耐油性和耐药品性,它主要用于航空、化工、石油、汽车等工业部门,作为密封材料、耐介质材料以及绝缘材料。分子结构中含有氟原子的合成橡胶。氟原子的引入,赋予橡胶优异的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性,在航天、航空、汽车、石油和家用电器等领域得到了广泛应用,是国防jian端工业中无法替代的关键材料。自从1943年以来,先后开发出聚烯烃类氟橡胶、亚硝基氟橡胶、四丙氟橡胶、磷腈氟橡胶以及全氟醚橡胶等品种。

氟橡胶的特性:

氟胶呈白色或琥珀色半透明片状弹性体,无毒、无味、不燃(自熄),具有优良的耐热、耐油、耐化学药品性能,良好的物理机械性能和耐侯性,可熔于低分子酮类和脂类。

氟橡胶优点:

1.优异的耐高温性能:使用温度范围从-60~+250.优异的耐油性能:对高温燃料油、含硫润滑油、液压油、双酯油类、硅酸酯等各种油类的耐受性能均优于其它橡胶。

2.优良的耐强腐蚀介质和强氧化剂的性能;对发烟硝酸、浓硫酸、盐酸、过氧化氢、浓碱等强腐蚀介质作用的稳定性均优于其它橡胶。

3.良好的机械性能、电绝缘性能和抗辐性能。

4.良好的耐高真空性能。

低场核磁共振技术检测氟橡胶中的氟含量基本原理:

通常情况下我们接触到的核磁共振都是检测1H的,其实了解核磁共振原理的应该清楚只要是自旋不为0的原子核都可以有核磁共振现象,常用的有13C谱、31P谱图、以及19F等,氟橡胶中的含氟量测试就是基于19F的检测,根据氟含量与其核磁共振信号呈正比关系,进而建立标准曲线,将待测样品的信号量带入即可求出。

2022-07-18 11:34:49 175 0
树脂老化研究-低场核磁共振技术

树脂老化研究-低场核磁共振技术

不饱和聚酯树脂固化后,在长期使用中会发生老化现象,颜色变黄、发脆以致龟裂,表面失去光泽,强度下降,其他物理性能与化学性能也随之下降。影响树脂老化的因素很多,而且是交叉作用,机理较为复杂,与制品的使用条件(如温度、受力情况等)直接相关。

树脂老化的因素有哪些?

紫外线的作用:

不饱和聚酯树脂固化后,在长期曝晒下会老化。光老化的原因来自两方面;一方面,光的能量使树脂的共价键发生断裂;另一方面树脂本身的不纯性,造成了受破坏的突破口。结果使树脂加速降解。

空气中氧和臭氧的作用:

氧和臭氧可使树脂发生氧化降解、变色、表面龟裂以致剥落,电性能下降。在热与光的联合作用下老化加速。在室温及避光时,老化进展缓慢。聚酯中加入的Cu、Co、Zn等化合物可能呈离子型杂质态,能加速氧化降解。在加速老化时具有自由基连锁反应性质,破坏性较大。

水解降解作用:

树脂交联固化以后,酯键―COOR及―CH2―O―等键在酸和碱的催化下,或在热水中,会被水解,使分子链断裂,性能下降。在聚酯制品中大多加有玻璃纤维增强材料以及各种填料,水分容易渗入到以上材料与树脂的界面,使水解作用加剧。

树脂老化研究低场核磁共振技术原理

老化会使环氧树脂分子链运动变弱,整个老化过程表现出化学键断裂与交联的过程。非交联段具有一定的分子运动特性,衰减相对较慢;而交联段所受束缚程度大,分子运动特性小,衰减较快。通过弛豫信息的采集,可快速评价树脂老化过程。

2022-10-12 20:44:36 128 0
电缆老化研究-低场核磁共振技术

电缆老化研究-低场核磁共振技术

电缆在电力系统中使用越来越广泛,但是随着运行时间的增长容易老化,威胁电力系统的安全运行。低场核磁共振分析技术可方便快捷地评价电缆的老化过程。

电缆老化的原因有哪些?

外力损伤

电缆敷设安装时不规范施工,容易造成机械损伤;在直埋电缆上搞土建施工也极易将运行中的电缆损伤等。

长期过负荷运行

超负荷运行,由于电流的热效应,负载电流通过电缆时必然导致导体发热,同时电荷的集肤效应以及钢铠的涡流损耗、绝缘介质损耗也会产乍附加热量,从而使电缆温度升高。长期超负荷运行时,过高的温度会加速绝缘的老化,以至绝缘被击穿。

化学腐蚀

电缆直接埋在有酸碱作用的地区,往往会造成电缆的铠装、铅皮或外护层被腐蚀,保护层因长期遭受化学腐蚀或电解腐蚀,致使保护层失效,绝缘降低,也会导致电缆故障。

电缆老化研究低场核磁共振技术原理

电缆在电场及其他物理化学因素的作用下,分子化学键容易断裂并重新组合生成新的化学结构。电缆老化过程表现出化学键断裂与交联的过程,化学键断裂的越多,重新组合交联的密度越大,复合绝缘子就会出现表面分化和整体脆化的不良特性。非交联段具有一定的分子运动特性,衰减相对较慢;而交联段所受束缚程度大,分子运动特性小,衰减较快。通过弛豫信息的采集,可快速评价电缆老化过程。

2022-10-19 22:52:38 111 0
电缆老化研究-低场核磁共振技术

电缆老化研究-低场核磁共振技术

电缆在电力系统中使用越来越广泛,但是随着运行时间的增长容易老化,威胁电力系统的安全运行。低场核磁共振分析技术可方便快捷地评价电缆的老化过程。

电缆老化的原因有哪些?

外力损伤

电缆敷设安装时不规范施工,容易造成机械损伤;在直埋电缆上搞土建施工也极易将运行中的电缆损伤等。

长期过负荷运行

超负荷运行,由于电流的热效应,负载电流通过电缆时必然导致导体发热,同时电荷的集肤效应以及钢铠的涡流损耗、绝缘介质损耗也会产乍附加热量,从而使电缆温度升高。长期超负荷运行时,过高的温度会加速绝缘的老化,以至绝缘被击穿。

化学腐蚀

电缆直接埋在有酸碱作用的地区,往往会造成电缆的铠装、铅皮或外护层被腐蚀,保护层因长期遭受化学腐蚀或电解腐蚀,致使保护层失效,绝缘降低,也会导致电缆故障。

电缆老化研究低场核磁共振技术原理

电缆在电场及其他物理化学因素的作用下,分子化学键容易断裂并重新组合生成新的化学结构。电缆老化过程表现出化学键断裂与交联的过程,化学键断裂的越多,重新组合交联的密度越大,复合绝缘子就会出现表面分化和整体脆化的不良特性。非交联段具有一定的分子运动特性,衰减相对较慢;而交联段所受束缚程度大,分子运动特性小,衰减较快。通过弛豫信息的采集,可快速评价电缆老化过程。

2022-10-19 22:53:17 108 0
低场核磁共振技术用于运动活化能研究

低场核磁共振技术用于运动活化能研究

什么是活化能?

活化能是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。对基元反应,活化能即基元反应的活化能。对复杂的非基元反应,反应活化能是总包反应的的表观活化能,即各基元反应活化能的代数和。

低场核磁在多孔材料活化能方面的应用

低场核磁共振弛豫时间被证明是饱和液体的多孔材料中吸附质-吸附剂相互作用的独特探针。纵向和横向弛豫时间之比(T1/T2)与吸附质-吸附剂相互作用能(活化能)有关,可以引入一个基于弛豫时间之比的定量度量(ES)来表征这种表面相互作用的强度(活化能)。

多孔介质中液体的表面相互作用非常重要,特别是在多相催化领域,理解表面相互作用的能力对于高效合理的催化剂设计至关重要。探测液体饱和多孔介质中的液体-表面相互作用尤其具有挑战性。现有方法都有局限性,并且没有一个能够在实际反应条件下无损地探测催化剂表面分子的行为。

使用低场核磁共振弛豫测量的优点

相比高场核磁,弛豫测量对吸附相互作用的表征不依赖于NMR线型和“峰位”(与多孔介质中的液体或化学位移相关的实际峰位,可能受吸附质-吸附剂相互作用以外的因素影响)。

自旋晶格与自旋-自旋弛豫时间之比(T1/T2)可直接与脱附活化能有关,脱附活化能表征了吸附剂表面上蕞强的吸附位点,可以由程序升温脱附(TPD)方法确定。

低场核磁共振技术用于运动活化能研究的基本原理:

核磁共振弛豫技术已成为研究饱和多孔介质中液体表面相互作用的一种非侵入性、化学敏感的分析技术。由于分子运动性的变化,当液体分子吸附在固体表面时,检测到的T1和T2弛豫时间都会缩短;在自由液体中,T1约等于T2。T1和T2都受到被吸附分子(表面水分子)旋转相关时间变化的影响。然而,T2进一步受到与表面扩散相关的平移相关时间的影响。因此,当分子吸附在表面上时,其平移和旋转动力学的变化对T2的影响大于T1,导致T1>T2。

T1/T2值表明了同一催化剂中不同液体表面相互作用的相对强度。T1/T2比率可以用作表面亲和力的定性描述,并可以进一步反映出活化能。

2022-07-06 22:29:56 194 0
混凝土自愈合研究(低场核磁共振技术)

混凝土自愈合研究(低场核磁共振技术)

混凝土是世界上使用蕞广泛的建筑材料。但它很容易出现裂缝,这意味着,结构物需要增加钢筋加以强化。强化过程中必然会出现部分“微裂缝”,这并不会直接导致强度损失。混凝土结构规范规定蕞大裂缝宽度小于等于0.3mm。但随着时间的推移,水与侵蚀性化学物一起进入这些裂缝并腐蚀混凝土。

什么是混凝土自愈合?

混凝土自愈合是指可自行修补裂缝的实验性混凝土,它包含有可生产石灰石的休眠的细菌孢子和细菌生长所需要的养分,通过作用于结构的腐蚀性雨水渗入加以激活,以期对混凝土开裂部分进行局部填充。这种新材料有可能会提高混凝土的使用寿命,并有效降低混凝土结构的维护成本。

混凝土自愈合的工作原理

研究人员将混凝土愈合所需的细菌孢子和营养物质作为颗粒添加到混凝土配合料中,这些能在强碱性混凝土环境中生存数十年的芽孢杆菌,利用乳酸钙作为这些细菌的营养来源。但水又成了微生物生长需要所缺少的成分,因此,孢子处于休眠状态。但当有水接触这一胶囊时,胶囊将会融化,细菌将开始生长,并以乳酸钙作为营养来源生成混凝土的主要成分石灰石。随后,裂缝将会“愈合”。混凝土自愈合中的杆菌细菌可以在石灰石中生存,且能不断地产生孢子当水渗入其中的时候,杆菌细菌就会自动生产出石灰石,从而修复好裂缝,一般历时3周就可以完成修复。现在还有一种含有机钙化合物的产品也被开始添加进混凝土自愈合之中,以此来增快混凝土自愈合的自愈速度。

低场核磁共振技术用于混凝土研究

低场核磁共振很早就被用来分析水泥的反应的过程,通过测试混合水泥浆液在不同反应时间下的弛豫时间谱,以水分布的变化反推水泥的反应过程。借助低场核磁共振技术,可研究新型水泥的水化反应过程。

低场核磁共振技术可在非破坏条件下连续监测水泥基材料孔结构的发展。在水泥基材料的孔隙中,通常填充有水分。在一定的射频能的激发下,处在磁场中的水分子会发生共振现象,进而表现出弛豫行为,其弛豫时间的长短与水分子所在的孔隙尺寸有着定量的关系,因此能够间接地得到孔结构的信息。

受限流体的弛豫主要受制于表面弛豫的影响。对于特定介质而言,t2与多孔介质的比表面积相关,在孔隙率相同时,孔径越小,比表面积越大,表面相互作用的影响越强烈,t2就越短。对多孔介质流体弛豫的研究提供了孔结构方面的信息。

2023-01-06 18:47:49 255 0
自愈合混凝土研究(低场核磁共振技术)

自愈合混凝土研究(低场核磁共振技术)

混凝土是世界上使用蕞广泛的建筑材料。但它很容易出现裂缝,这意味着,结构物需要增加钢筋加以强化。强化过程中必然会出现部分“微裂缝”,这并不会直接导致强度损失。混凝土结构规范规定蕞大裂缝宽度小于等于0.3mm。但随着时间的推移,水与侵蚀性化学物一起进入这些裂缝并腐蚀混凝土。

什么是自愈合混凝土?

自愈合混凝土是指可自行修补裂缝的实验性混凝土,它包含有可生产石灰石的休眠的细菌孢子和细菌生长所需要的养分,通过作用于结构的腐蚀性雨水渗入加以激活,以期对混凝土开裂部分进行局部填充。这种新材料有可能会提高混凝土的使用寿命,并有效降低混凝土结构的维护成本。

自愈合混凝土的工作原理

研究人员将混凝土愈合所需的细菌孢子和营养物质作为颗粒添加到混凝土配合料中,这些能在强碱性混凝土环境中生存数十年的芽孢杆菌,利用乳酸钙作为这些细菌的营养来源。但水又成了微生物生长需要所缺少的成分,因此,孢子处于休眠状态。但当有水接触这一胶囊时,胶囊将会融化,细菌将开始生长,并以乳酸钙作为营养来源生成混凝土的主要成分石灰石。随后,裂缝将会“愈合”。自愈合混凝土中的杆菌细菌可以在石灰石中生存,且能不断地产生孢子当水渗入其中的时候,杆菌细菌就会自动生产出石灰石,从而修复好裂缝,一般历时3周就可以完成修复。现在还有一种含有机钙化合物的产品也被开始添加进自愈合混凝土之中,以此来增快自愈合混凝土的自愈速度。

低场核磁共振技术用于混凝土研究

低场核磁共振很早就被用来分析水泥的反应的过程,通过测试混合水泥浆液在不同反应时间下的弛豫时间谱,以水分布的变化反推水泥的反应过程。借助低场核磁共振技术,可研究新型水泥的水化反应过程。

低场核磁共振技术可在非破坏条件下连续监测水泥基材料孔结构的发展。在水泥基材料的孔隙中,通常填充有水分。在一定的射频能的激发下,处在磁场中的水分子会发生共振现象,进而表现出弛豫行为,其弛豫时间的长短与水分子所在的孔隙尺寸有着定量的关系,因此能够间接地得到孔结构的信息。

受限流体的弛豫主要受制于表面弛豫的影响。对于特定介质而言,t2与多孔介质的比表面积相关,在孔隙率相同时,孔径越小,比表面积越大,表面相互作用的影响越强烈,t2就越短。对多孔介质流体弛豫的研究提供了孔结构方面的信息。

2023-01-13 21:55:38 219 0

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