交聯度是高分子材料(如橡膠、塑料、水凝膠、樹脂等)的關鍵參數,它直接影響材料的機械性能、熱穩定性、耐溶劑性等。
一、 化學(直接)方法
這類方法通過測量不溶于溶劑的凝膠部分的含量來直接評估交聯度。
1. 索氏提取法 / 凝膠含量測試
原理:將已知質量的樣品放入特定良溶劑中,在沸點溫度下長時間回流萃取。交聯部分(凝膠)不溶,而未交聯部分(溶膠)被溶解。
2. 平衡溶脹法
原理:將交聯聚合物樣品置于良溶劑中,使其達到溶脹平衡。根據Flory-Rehner理論,交聯密度與平衡溶脹比成反比。
二、 物理(間接)方法
這類方法通過測量交聯材料的物理性能變化來間接反映交聯度。
1. 動態熱機械分析
原理:對材料施加一個周期性應力,測量其應變響應。通過儲能模量(E‘)、損耗模量(E’’)和損耗因子(tanδ)隨溫度或頻率的變化來表征。
2. 差示掃描量熱法
原理:通過測量材料在程序控溫下與參比物的熱流差,來檢測物理轉變和化學反應。
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上海和晟 HS-DSC-101A 差示掃描量熱儀
3. 力學性能測試
原理:交聯度顯著影響材料的模量、硬度、拉伸強度、斷裂伸長率和永久變形。
4. 核磁共振
原理:
低場時域NMR:通過測量聚合物鏈中質子的橫向弛豫時間(T?)。交聯網絡限制分子運動,導致T?變短。通過分析T?衰減曲線的分量,可以定量區分剛性、柔性及交聯部分的含量,非常精確地計算交聯密度。
三、 其他及工業快速方法
溶劑擦拭法/耐溶劑性測試:將特定溶劑滴在材料表面或進行擦拭,觀察表面是否發粘、溶解或失去光澤。快速定性,常用于涂料、油墨的固化檢查。
沸水/蒸汽測試:將樣品置于沸水或蒸汽中,測量其性能(如尺寸、重量、力學性能)的變化。常用于交聯聚乙烯(PEX管)的快速質量篩查。
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