背景

低場核磁共振（LF-NMR）技術通過檢測材料中氫質(zhì)子的弛豫行為，能夠高效、非破壞性地表征材料的軟硬段結(jié)構(gòu)。

一般來說，軟段鏈中的氫質(zhì)子T2弛豫時間長，硬段鏈中的氫質(zhì)子T2弛豫短，軟段鏈含量越高，高分子材料柔軟度和彈性能力就越好，硬段鏈含量越高，高分子材料會具有更高的張力、抗撕裂性和耐磨性。

軟硬段的表征為材料設計、工藝優(yōu)化和質(zhì)量控制提供快速、定量、非破壞性的分析手段。

1、功能膜（保護膜）材料性能表征

保護膜是一種廣泛應用于電子設備、工業(yè)產(chǎn)品、汽車和家具等領域的功能性材料，在物理防護、防油防指紋、隔熱防爆及耐酸耐腐蝕等方面發(fā)揮著重要作用。

在實際應用中，保護膜的軟硬需要嚴格控制：如果材料過于柔軟，隨著時間推移或高溫的影響，可能會導致粘著力上升，從而引發(fā)剝離困難或殘留物等問題；而如果材料過硬，則可能無法與表面充分粘連，影響其保護效果。目前，研發(fā)人員或者生產(chǎn)質(zhì)控人員主要通過在不同溫度下測試膜材料的力學性能或流變特性來評估其性能。然而，這一過程耗時較長，影響了研發(fā)效率和生產(chǎn)效率。

日本積水化學公司針對這一問題，采用變溫低場核磁共振設備對材料的軟硬段進行了詳細分析。研究發(fā)現(xiàn)，在60℃條件下，通過LF-NMR檢測到材料中軟段組分含量不超過10%，弛豫時間為25-80毫秒；而在25℃條件下，軟段組分含量為30%-65%，弛豫時間為0.2-0.4毫秒。基于這些特性，該表面保護膜表現(xiàn)出較高的初始粘合力，在施加于被粘物后，粘合力不會隨時間推移或在高溫下增加，并且能夠從被粘物上輕松移除而不留下粘合殘留物。

低場核磁共振技術能夠在不同溫度條件下對材料的軟硬特性進行精確評價，為保護膜的研發(fā)和生產(chǎn)質(zhì)控提供了重要的指導依據(jù)。

2、聚氨酯樹脂性能表征

聚氨酯（PU），是由多元醇和多異氰酸酯經(jīng)縮聚反應形成且力學性能優(yōu)異的高分子材料，可塑性極強。

在聚氨酯彈性體分子結(jié)構(gòu)中，軟鏈段占的比例通常在50%至90%之間，而硬鏈段占比則在10%至50%之間不等。具體分子結(jié)構(gòu)的軟硬鏈比例會根據(jù)不同的應用和性能需求而有所變化。

一般來說，越高含量的軟鏈段，聚氨酯彈性體的柔軟度和彈性能力就越好，而含量較高的硬鏈段則會使聚氨酯彈性體具有更高的張力、抗撕裂性和耐磨性。目前，國內(nèi)研究者在開發(fā)適用于不同應用場景的聚氨酯材料時，仍主要依賴傳統(tǒng)配方。這種研發(fā)模式不僅效率較低，而且難以確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。

日本旭化成化學公司采用低場核磁共振設備對聚氨酯的軟硬段進行了詳細分析，發(fā)現(xiàn)當軟段比例為55%-65%，硬段比例為10%-15%時，聚氨酯材料表現(xiàn)出較高的柔軟性、良好的伸長率和出色的抗沖擊強度。

通過低場核磁共振技術對軟硬段進行表征，不僅有效提升了研發(fā)效率，還為產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了科學的評價手段。

3、研磨墊性能表征

研磨墊廣泛應用于光學材料、半導體元件及硬盤用玻璃基板的研磨工藝中，尤其適用于對半導體晶片上形成的氧化物層、金屬層等進行精密研磨。

在實際應用中，研磨墊的硬度需要嚴格控制：如果研磨墊過硬，可能無法有效消除被研磨物表面的微小凹凸；而如果研磨墊過軟，則會導致研磨層耐磨性差、研磨墊壽命縮短以及研磨速率不足。而目前對于拋光墊的軟硬缺乏科學便捷的表征手段。

日本富士紡控公司針對這一問題，采用變溫低場核磁共振（LF-NMR）設備對材料的軟硬段進行了詳細分析。研究發(fā)現(xiàn)，在40℃和80℃下軟段的含量比例處于規(guī)定范圍內(nèi)時，可以獲得具有優(yōu)異抗劃傷性能和研磨性能拋光墊。

總結(jié)

低場核磁共振技術通過分子運動性差異，精準解析材料軟硬段結(jié)構(gòu)，為材料設計、工藝優(yōu)化和質(zhì)量控制提供快速、定量、非破壞性的分析手段。

結(jié)合動態(tài)實驗（變溫、變應力），可進一步揭示材料微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的動態(tài)關聯(lián)，是高分子、復合材料及生物材料領域的核心表征工具之一。