5.1.7 LF-NMR分析
聚合物宏观力学性能依赖于微观化学组成，取决于微纳米尺度的细观结构。低场核磁共振技术是一种非破坏性分析方法，该方法依据测定聚合物自旋-自旋横向弛豫时间T2，可推断聚合物微纳结构尺度的链段动力学特性，揭示链段间的物理相互作用[6,7]。鉴于聚氨酯交联BAMO-r-THF共聚醚弹性体中存在物化性能不同的软、硬段结构，利用式（5-1）可分别获得弹性体结构中软、硬段各自的横向弛豫信息[8,9]。
式中，M (t)为样品总体横向磁化强度随时间的变化值，t为时间；
为弹性体中软段结构的横向弛豫时间特征值；
为弹性体中硬段结构横向弛豫时间特征值；M0为常数。A、B分别为弹性体结构中软、硬段结构弛豫的指前因子。
不同温度下，利用Micro-MR-CL低场核磁共振分析仪对聚氨酯交联BAMO-r-THF弹性体样品S0和S4进行1H-NMR弛豫性能测试。测试采用自旋回波序列（CPMG），带宽SW为200 kHz，回波个数（NECH）为2 000，累加8次，模拟增益RG1为20 dB，数字增益DRG1为3。图5-6为不同温度下低场核磁测试结果及利用式（5-1）对测试数据的拟合结果。可以看出，所有拟合曲线与实验结果具有良好吻合性。
图5-6 不同温度下弹性体S0和S4氢质子横向弛豫过程及拟合曲线（附彩插）
（a）20 ℃时弹性体S0弛豫曲线；（b）20 ℃时弹性体S4弛豫曲线；（c）40 ℃时弹性体S0弛豫曲线；（d）40 ℃时弹性体S4弛豫曲线
图5-6 不同温度下弹性体S0和S4氢质子横向弛豫过程及拟合曲线（续）
（e）60 ℃时弹性体S0弛豫曲线；（f）60 ℃时弹性体S4弛豫曲线
不同温度下，利用式（5-1）所得BAMO-r-THF弹性体S0、S4的软硬段结构横向弛豫过程特征值T2如表5-4所示。可以看出，任一温度下，弹性体S0软硬段结构横向弛豫时间T2均小于弹性体S4。弛豫时间越短，链段活动能力越弱，反之亦然。故虽然弹性体S0和S4具有相同的化学交联网络结构，S0的硬段含量（6.18%）也低于弹性体S4（9.30%），但N-100交联BAMO-r-THF共聚醚弹性体S0链段的活动能力低于TMP/HDI交联BAMO-r-THF共聚醚弹性体S4。
表5-4 弹性体S0和S4氢质子横向弛豫参数
对图5-6不同温度下弹性体S0和S4横向磁化强度弛豫曲线进行归一化处理，可更直观地了解弹性体S0和S4横向弛豫特征。图5-7是不同温度下弹性体S0和S4横向磁化强度弛豫归一化曲线。可明显看出，任一温度下，弹性体S0比S4具有更快的衰减速度，弛豫过程所需时间也更短。由于弹性体S0和S4具有相同的化学交联密度，这表明弹性体S0较低的链段活动能力源于其较强的分子链间相互作用。鉴于弹性体S0和S4的区别仅在于其氨基甲酸酯交联点结构（见图5-1），可以推断，聚氨酯化学交联点结构的不同导致弹性体S0和S4链段受束缚程度也不同，N-100交联弹性体的链段受束缚程度高于TMP/HDI交联弹性体。
图5-7 不同温度下弹性体S0和S4弛豫过程归一化曲线（附彩插）
由图5-7还可看出，随着温度升高，弹性体S0和S4中氢质子横向衰减时间均逐渐变长，与表5-4拟合结果相符。这表明，提高温度可削弱链段运动的束缚程度，即削弱弹性体交联点结构对链段运动的制约，链段受束缚能力减弱，运动能力增强，链段中氢原子的核磁横向弛豫时间T2也随之逐渐增大。