低場核磁法研究高分子溶脹過程

溶脹是指溶劑分子擴(kuò)散進(jìn)入高分子內(nèi)部，使其體積膨脹的現(xiàn)象。溶脹行為是高分子材料的一項重要參數(shù)，高分子材料的平衡溶脹率會影響到材料中物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)，表面潤濕性和機(jī)械強(qiáng)度等。很多研宄將溶脹特性作為一個設(shè)計參數(shù)來制備具有特殊應(yīng)用的智能材料。

溶脹是高分子材料*的現(xiàn)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(kuò)散速度較快，而高分子向溶劑中的擴(kuò)散緩慢。因此，高分子溶解時首先是溶劑分子滲透進(jìn)入高分子材料內(nèi)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(qiáng)，再通過鏈段的協(xié)調(diào)運動而達(dá)到整個大分子鏈的運動，大分子逐漸進(jìn)入溶液中，形成熱力學(xué)穩(wěn)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(jié)果。例：天然橡膠在汽油中；PS在苯中。

有限溶脹：對于交聯(lián)聚合物以及在不良溶劑中的線形聚合物來講，溶脹只能進(jìn)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(dá)到平衡，體系始終保持兩相狀態(tài)。

低場核磁法研究高分子溶脹過程：

低場核磁共振（LF-NMR）在研究基于水遷移率的聚合物網(wǎng)絡(luò)的水傳輸和微觀結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)異質(zhì)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(chuàng)、無損的測定水組分分布的方法。