核磁法测试交联密度原理介绍

交联密度
　　交联密度描述的是交联聚合物里面交联键的多少，一般用网链分子量的大小来表示。交联密度越大，也就是单位体积内的交联键越多，交联程度更大。对于用作塑料的交联聚合物来讲，比如环氧树脂，交联密度越大，其耐热性更好，拉伸强度增加，但是过高的交联度会导致冲击强度下降。 对于用作橡胶的交联聚合物，比如各种橡胶，交联密度大，力学强度更好，回弹性更好。

　　目前橡胶的交联密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，而核磁共振法近年来在测试交联密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密度。

橡胶的交联结构
　　橡胶的高分子链之间通过支链联结成一个三维空间网型大分子，形成交联结构。交联键类型和交联密度是交联结构中Z重要的参数，分别表示交联键具有的结构以及交联点以何种密度在橡胶分子链间分布。如图1所示，橡胶分子中大致存在三种交联形式的链，分别是交联链、悬尾链、自由链，各个链的H质子所受的束缚力依次减弱，而T2弛豫时间又反映出各个链的自由度的大小，假设T21在0.1-1ms的信号来源塑料高分子链交联链上氢质子信号，T2在1-10ms左右的信号来源于悬尾链上氢质子信号。通过对比其各自的T2弛豫时间，并通过一定的分析模型从而评价交联密度信息。

　　下图是典型的氢质子的自旋自旋弛豫过程，90°射频脉冲使平衡磁化强度旋转到Y轴上，此时MXY=M0随后加入90°射频脉冲后，MXY呈指数形式衰减，如图4所示，当T2=Mz(t)=M0e-t/T2时，即横向弛豫时间T2为Mz恢复到0.63M0时所需的时间，由于处于不同物理环境的氢质子的衰减也各不相同，基于一定的假设，Z终得到的XDL模型的计算公式分别求出交联链信号、悬尾链信号、自由链信号占总信号的比例。