测定交联度的低场核磁法

测定交联度的低场核磁法

交联度

在支化的高分子中，支链之间没有化学键的结合。在理论上它们结构上仍近似与线型高分子：可以溶解和熔融。但当同一或不同高分子的侧链之间形成化学键连接后，高分子形成类似网络状的结构。网络的大小取决于高分子支链之间以化学键交联的数量。高分子可以通过交联形成超分子的独立网络。两个独立互穿的网络叫做互穿网络，非交联的高分子与交联的网络互穿称为半互穿网络。高分子交联后，分子的旋转和运动受到极大的限制，并由此提高高分子聚合物在宏观上的强度和刚度。此外，交联的高分子材料还拥有“记忆”效应。当含有足够高交联程度的聚合物受拉伸长时，交联的链段阻止链间的滑移，链段仅能伸直；但当外力去除后，链段回复至原位。硫化橡胶是高分子交联后性质变化并具有“记忆”效应的一个直观的例子。

高分子的交联程度用交联度表示。交联度通常被定义为：相临两个交联点的平均相对分子量。

传统平衡溶胀法测定交联度

交联聚合物因其内部的网络在溶剂中不能溶解，但能产生一定程度的溶胀，溶胀程度取决于网络的交联程度。溶剂分子进入高分子聚合物交联而成的三维网络时，将引起三维分子网的伸展而使交联体系体积膨胀。交联网的伸展导致交联点间高分子链构象熵的降低，从而使交联网产生弹性收缩力，这种收缩力的大小取决于交联聚合物中两交联点间高分子链段的平均分子量值。当溶剂的溶胀力和交联链段的收缩力相平衡时，体系达到了溶胀平衡状态，测出这时的溶胀度Q值，即可计算出聚合物交联点间的高分子链段的平均分子量值。显然，值越大，表明该交联聚合物的交联程度越小（交联密度越小）。溶胀平衡实验应在恒温条件下进行。

测定交联度的低场核磁法

目前高分子交联程度测试方法主要有应力松弛法、溶胀法等，然而这些方法都存在耗时长、灵敏度不高、对样品具有破坏性的特点，而低场核磁法近年来在测定交联度方面显示出突出的优势。通过对烃链上的H分子运动进行测量，从而解析得出样品的交联密度。可以在样品无化学品介入、无损条件下，几秒钟之内准确地测定样品的交联程度。

低场核磁法测定交联度的优势：

快速：单个样品仅需几分钟即可完成测试；

绿色：测试过程无需任何化学试剂；

便捷：样品制备简单，对样品形态无要求；

无损：同一样品可重复测试，可仅需纵向实验。