一种BOPP薄膜苄基甲苯浸渍程度的低场核磁表征方法

本技术涉及电工绝缘材料检测与高分子薄膜微观结构表征，具体涉及一种bopp薄膜苄基甲苯浸渍程度的低场核磁表征方法。

背景技术：

1、双向拉伸聚丙烯（bopp）薄膜具有击穿场强高、介质损耗低、力学性能良好等特点，是油浸式电力电容器的重要介质材料。在电容器制造过程中，通常采用苄基甲苯等芳香族绝缘液对bopp薄膜进行真空浸渍，以改善油-膜界面接触并填充薄膜内部及膜层之间的微观空隙。浸渍状态直接影响电容器的绝缘性能和运行可靠性，因此需要对bopp薄膜的浸渍程度进行表征和评价。

2、bopp薄膜属于典型的半结晶高分子材料，其内部可划分为晶区、限制性无定形区和可动无定形区。不同相区中聚丙烯分子链的运动受限程度和自由体积存在明显差异。苄基甲苯小分子在bopp薄膜中的扩散和分布不仅取决于薄膜的总体吸液量，还与小分子具体进入哪一类相区有关：适度浸渍时，小分子倾向于先进入自由体积较大的可动无定形区；浸渍程度加深时，其作用范围可能进一步扩展至运动受限程度更高的限制性无定形区。

3、相关技术中，通常通过吸油率、质量变化、厚度变化、差示扫描量热或x射线衍射等方式评价bopp薄膜的浸渍状态。上述方式能够反映薄膜的总体吸液量、溶胀程度或结晶结构的变化，但所获得的是薄膜整体的平均信息，难以区分苄基甲苯主要作用于可动无定形区、限制性无定形区还是晶区，也难以利用同一类表征参数对不同浸渍条件下小分子的相区渗入程度进行直接比较。因此，如何识别苄基甲苯在bopp薄膜中作用的相区并对浸渍程度进行比较，是本领域需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的问题，为了识别苄基甲苯在bopp薄膜中作用的相区并对浸渍程度进行比较，本技术提供一种bopp薄膜苄基甲苯浸渍程度的低场核磁表征方法。

2、为了实现上述目的，本技术所采用的技术方案如下：

3、提供一种bopp薄膜苄基甲苯浸渍程度的低场核磁表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、s1：选取同一批次的bopp薄膜，将其中一部分bopp薄膜作为参照样品，将其余bopp薄膜置于苄基甲苯中进行浸渍，获得待测样品；

5、s2：去除所述待测样品表面游离的苄基甲苯，且不对所述待测样品进行溶剂清洗和烘干处理，以保留吸附于所述待测样品表面及渗入所述待测样品内部的苄基甲苯；

6、s3：在相同的样品装填方式和测试条件下，分别采集所述参照样品和所述待测样品的低场核磁横向弛豫衰减信号；

7、s4：采用包含晶区、限制性无定形区和可动无定形区三个弛豫组分的横向弛豫模型，对所述参照样品和所述待测样品的横向弛豫衰减信号分别进行拟合，获得晶区横向弛豫时间

t2r、限制性无定形区横向弛豫时间t2i和可动无定形区横向弛豫时间

t2m；

8、s5：将所述待测样品的

t2r、

t2i和

t2m分别与所述参照样品的相应横向弛豫时间进行比较，根据

t2r、

t2i和

t2m的变化组合判定苄基甲苯在所述bopp薄膜中的作用相区，并根据

t2m和/或

t2i相对于所述参照样品的变化幅度表征所述bopp薄膜的苄基甲苯浸渍程度。

9、进一步地，步骤s5中：

10、当所述待测样品的

t2m相对于所述参照样品延长、而

t2r和

t2i与所述参照样品的相应横向弛豫时间的差异处于重复测试误差范围内时，判定苄基甲苯主要作用于所述bopp薄膜的可动无定形区；

11、当所述待测样品的

t2m和

t2i均相对于所述参照样品延长、而

t2r与所述参照样品的相应横向弛豫时间的差异处于重复测试误差范围内时，判定苄基甲苯的作用区域由可动无定形区扩展至限制性无定形区；

12、根据

t2m和/或

t2i相对于所述参照样品的变化幅度，对所述bopp薄膜的苄基甲苯浸渍程度进行比较或分级。

13、进一步地，步骤s1中，所述浸渍为真空浸渍，真空浸渍过程中浸渍罐内的压强为1~2 kpa，所述真空浸渍的浸渍时间为48 h。

14、进一步地，步骤s1中，所述真空浸渍的浸渍温度为90 ℃、100 ℃或110 ℃。

15、进一步地，步骤s1之前还包括预处理步骤：

16、将所述bopp薄膜在80 ℃、不高于100 pa的条件下真空干燥24 h，并将所述苄基甲苯进行除杂、脱气和脱水处理；

17、步骤s1中，所述参照样品和所述待测样品均由真空干燥后的所述bopp薄膜获得，所述浸渍采用除杂、脱气和脱水处理后的所述苄基甲苯进行。

18、进一步地，步骤s2中：

19、采用无尘吸液材料轻触所述待测样品的两侧表面，以去除所述待测样品表面游离的苄基甲苯形成的连续液膜和游离液滴，且轻触过程中不挤压、不摩擦所述待测样品；

20、步骤s2之后，将所述待测样品密封保存，密封保存后的所述待测样品用于步骤s3中所述横向弛豫衰减信号的采集。

21、进一步地，步骤s3中，所述测试条件包括：

22、测试温度为100 ℃，磁场强度为0.5 t，脉冲序列为magicse，累加采样次数为32次；

23、所述样品装填方式包括：所述参照样品和所述待测样品的bopp基材质量、裁切尺寸和片数一致，且所述参照样品和所述待测样品的装填方向、测试线圈内的位置及测试前的温度平衡条件一致。

24、进一步地，步骤s4中，对所述横向弛豫衰减信号进行归一化处理后进行所述拟合，所述横向弛豫模型为：

25、

26、式中：

s(

t)为归一化后的测试信号强度；

t为测试时间；

fr、

fi和

fm分别为晶区、限制性无定形区、可动无定形区的拟合信号比例；

vi和

vm为控制相应弛豫组分初始曲率的拟合参数。

27、进一步地，步骤s4中，采用非线性最小二乘法进行所述拟合，所述拟合满足约束条件：

fr≥0、

fi≥0、

fm≥0、

fr+

fi

+fm=1以及

t2r＜

t2i＜

t2m；

28、所述参照样品和所述待测样品的所述拟合采用一致的时间窗、数据预处理方式、拟合初值和收敛判据。

29、进一步地，步骤s4中，所述三个弛豫组分按横向弛豫时间由短至长依次归属于所述晶区、所述限制性无定形区和所述可动无定形区。

30、综上，本技术的有益效果如下：

31、1、本技术的表征方法将苄基甲苯进入薄膜后引起的链段运动变化分解到各相区对应的横向弛豫时间

t2r、

t2i和

t2m上：苄基甲苯进入某一相区会对该相区分子链产生溶胀、增塑作用，使该相区链段运动能力增强、对应横向弛豫时间延长，未进入的相区则保持不变。据此，根据三个横向弛豫时间的变化组合即可判定苄基甲苯作用的相区，根据其变化幅度即可比较浸渍程度，从而解决了吸油率、质量变化、厚度变化等整体平均性表征方式难以识别作用相区、难以对不同浸渍条件下的浸渍程度进行统一比较的问题。

32、2、本技术在去除薄膜表面游离苄基甲苯的同时，不进行溶剂清洗和烘干处理，避免了溶剂清洗对表面吸附态及膜内浅层渗入态苄基甲苯的洗脱，也避免了烘干引起的苄基甲苯挥发及其在薄膜内部的迁移，使采集的横向弛豫信号反映bopp薄膜实际浸渍状态下的结构信息，有助于提高表征结果与真实浸渍状态之间的一致性。

33、3、本技术采用同一批次的未浸渍bopp薄膜作为参照样品，并统一样品的装填方式、测试条件以及拟合的时间窗、数据预处理方式、拟合初值和收敛判据，使参照样品与待测样品之间的差异仅来源于苄基甲苯浸渍，有利于降低薄膜批次差异、装填差异和拟合尺度差异对判定结果的影响，提高不同样品之间比较结果的可靠性。

34、4、本技术依据“

t2m延长而

t2r、

t2i不变判定作用于可动无定形区，

t2m和

t2i均延长而

t2r不变判定作用区域扩展至限制性无定形区”的判定规则，能够区分苄基甲苯仅作用于可动无定形区还是已进一步渗入运动受限程度更高的限制性无定形区，为浸渍温度、浸渍时间等工艺条件的筛选提供相区层面的判据。

35、5、本技术无需对bopp薄膜进行同位素标记或化学衍生处理，测试后样品不依赖破坏性称量，可用于比较不同浸渍温度、浸渍批次或浸渍工艺下苄基甲苯对bopp薄膜不同相区链段运动的影响，为油浸式电力电容器用bopp薄膜浸渍工艺的筛选与优化提供表征依据。