低場核磁法研究結晶高聚物的溶脹過程

低場核磁法研究結晶高聚物的溶脹過程

溶脹是指溶劑分子擴散進入高分子內部，使其體積膨脹的現象。溶脹行為是高分子材料的一項重要參數，高分子材料的平衡溶脹率會影響到材料中物質的擴散系數，表面潤濕性和機械強度等。很多研宄將溶脹特性作為一個設計參數來制備具有特殊應用的智能材料。

溶脹是高分子材料*的現象，其原因在于溶劑分子與高分子尺寸相差懸殊，分子運動速度相差很大，溶劑分子擴散速度較快，而高分子向溶劑中的擴散緩慢。因此，高分子溶解時首先是溶劑分子滲透進入高分子材料內部，使其體積增大，即溶脹。隨著溶劑分子的不斷滲入，溶脹的高分子材料體積不斷增大，大分子鏈段運動增強，再通過鏈段的協調運動而達到整個大分子鏈的運動，大分子逐漸進入溶液中，形成熱力學穩定的均相體系，即溶解階段，如下圖所示。

溶脹有兩種：

無限溶脹：線形聚合物溶于良好的溶劑中，能無限制吸收溶劑，直到溶解成均相溶液為止。所以溶解也可看成是聚合物無限溶脹的結果。例：天然橡膠在汽油中；PS在苯中。

有限溶脹：對于交聯聚合物以及在不良溶劑中的線形聚合物來講，溶脹只能進行到一定程度為止，以后無論與溶劑接觸多久，吸入溶劑的量不再增加，而達到平衡，體系始終保持兩相狀態。

低場核磁法研究結晶高聚物的溶脹過程：

低場核磁共振設備主要是檢測樣品中的H質子。將樣品放入磁場中之后，通過發射一定頻率的射頻脈沖，使H質子發生共振，H質子吸收射頻脈沖能量。當射頻脈沖結束之后，H質子會將所吸收的射頻能量釋放出來，通過的線圈就可以檢測到H質子釋放能量的過程，這也就是核磁共振信號。對于性質不同的樣品，其能量釋放的快慢是不同的，通過這些信號差別就可以尋找規律，研究樣品內部性質。

低場核磁共振（LF-NMR）在研究基于水遷移率的聚合物網絡的水傳輸和微觀結構方面具有巨大潛力。與高分辨率核磁共振不同，低場核磁共振（LF-NMR）主要用于通過測量弛豫時間來闡明反映結構異質性和相互作用的分子遷移率。研究表明，低場核磁共振（LF-NMR）是一種快速、無創、無損的測定水組分分布的方法。

紐邁PQ001系列低場核磁共振分析儀