具体实施方式

时域核磁共振作为一种快速无损的检测方法已广泛运用在食品、地质勘探、农业、高分子材料、医学等领域。时域核磁共振原理是通过对处于恒定磁场中的样品施加射频脉冲，使得样品中所含的质子发生共振，实现从低能级到高能级的跃迁，停止脉冲后，样品中的质子再次回到基态，并产生核磁共振信号。样品中的质子含量越高，则产生的核磁共振信号越强。根据这个对应相关关系，可以通过检测信号强度来反推质子含量。在一个由含有质子的材料和一个不含有质子的材料组成的复合材料中，通过检测质子含量，就可以推断出含有质子的材料的组分含量，继而推断出该复合材料的各组分含量。

如图1所示，本发明提供一种基于时域核磁共振的复合材料组分含量测定方法，本发明中的复合材料为由固体无机物和含氢原子的物质混合成的复合材料，优选为掺杂有无机固体填料的高分子聚合物。该方法包括：

S1、获取n个组分含量已知的复合材料的核磁共振T₂谱，并据此建立特定时间点下的信号强度与组分含量的标准曲线；

其中，n为取自2至50的任一自然数，n优选为7。一般来说，n值取得越大，标准曲线越精确，但是在实际的测试工作中，当n取值足够大时，再往上增加n值，带来的标准曲线精确度的提高是很有限的。为了避免过多的低效的重复性测试工作，n值的取值不宜过大。在实施例中，当n值取为7时，实际测试工作中的标准曲线的标准方差值已经达到了0.0001的精度，故n优选为7。

这里的组分含量是复合材料其中一个组分种类的组分含量。

核磁共振T₂谱可以在时域核磁共振仪上使用固体回波序列测量获取。固体回波序列的参数设置包括以下至少一项：扫描次数设置在4～128次之间，优选16次；循环等待时间设置在0.5～50秒之间，优选2秒；增益值设定依照测试时数据不溢出为原则来根据实际样品确定；第一个时间间隔(First Duration)优选为solidecho序列所限定的最短时间值，最终的时间间隔(Last Duration)优选为核磁共振T₂谱衰减到0时对应时间值的4～8倍，优选4倍；数据点数设置在2～200个之间，优选2个。

一般地，在使用时域核磁共振仪之前，要使用标准油样校正时域核磁共振仪的中心频率及脉冲宽度等仪器参数。

S2、获取待测样品的核磁共振T₂谱及特定时间点下的信号强度，记为第一信号强度；

待测样品与组分含量已知的复合材料的组分种类是相同的，只是含量不同。在本步骤中，测试待测样品在同样的序列和同样的特定时间点时的信号强度。

需要说明的是，特定时间点的选择并没有要求，可以是测试曲线上的任意时间点。本实施例中，特定时间点为0.025ms，之所以选择这个时间点是因为这个时间点是测试曲线的起始点，在起始点上的信号强度最大，信号强度最大时信噪比最大，测试结果的准确性最高。

S3、根据标准曲线及第一信号强度计算待测样品的组分含量。

将第一信号强度代入到标准曲线中即可计算到对应组分种类的组成含量。

在步骤S1中，建立特定时间点下的信号强度与组分含量的标准曲线具体包括：

S11、获取n个组分含量已知的复合材料的核磁共振T₂谱中特定时间点的信号强度；

S12、获取n个组分含量已知的复合材料的某一组分的含量；本实施例中，这个含量可以以质量百分比表示。

S13、根据信号强度与某一组分的含量拟合得到标准曲线，标准曲线为：y＝ax+b；其中y是复合材料中的含氢原子的组分在复合材料中的含量，x是信号强度。

在具体实施时，根据步骤S11、S12中获取的n组数据计算得到a、b的值，即可最终确定标准曲线。

如图2所示，本发明提供一种基于时域核磁共振的复合材料组分含量测定系统，包括曲线建立单元10、信号强度获取单元20、含量计算单元30。

其中：

曲线建立单元10用于获取n个组分含量已知的复合材料的核磁共振T₂谱，并据此建立特定时间点下的信号强度与组分含量的标准曲线；n为取自2至50的任一自然数，优选为7。

核磁共振T₂谱可以在时域核磁共振仪上使用固体回波序列测量获取。固体回波序列的参数设置包括以下至少一项：扫描次数设置在4～128次之间，优选16次；循环等待时间设置在0.5～50秒之间，优选2秒；增益值设定依照测试时数据不溢出为原则来根据实际样品确定；第一个时间间隔(First Duration)优选为solidecho序列所限定的最短时间值，最终的时间间隔(Last Duration)优选为核磁共振T₂谱衰减到0时对应时间值的4～8倍，优选4倍；数据点数设置在2～200个之间，优选2个。

一般地，在使用时域核磁共振仪之前，要使用标准油样校正时域核磁共振仪的中心频率及脉冲宽度等仪器参数。

信号强度获取单元20用于获取待测样品的核磁共振T₂谱及特定时间点下的信号强度，记为第一信号强度；待测样品与组分含量已知的复合材料的组分种类是相同的，只是含量不同。

含量计算单元30与曲线建立单元10、信号强度获取单元20相连，含量计算单元30用于根据标准曲线及第一信号强度计算待测样品的组分含量。将第一信号强度代入到标准曲线中即可计算到对应组分种类的组成含量。

本实施例中，曲线建立单元具体用于：获取n个组分含量已知的复合材料的核磁共振T₂谱中特定时间点的信号强度；获取n个组分含量已知的复合材料的某一组分的含量；根据信号强度与某一组分的含量拟合得到标准曲线。标准曲线为：y＝ax+b；其中y是复合材料中的含氢原子的组分在复合材料中的含量，x是信号强度。在具体实施时，根据获取的n个组分含量已知的复合材料的信号强度和组分含量相关数据，计算得到a、b的值，即可最终确定标准曲线。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行的至少一个程序，所述至少一个程序被所述计算机执行时使所述计算机执行本发明任一实施例提供的方法中的步骤。

下面辅以具体实例进一步阐述本发明：

实例1

1、实验材料

一种融指为2.0(2.16kg)，密度为0.918g/cm³的线性低密度聚乙烯(LLDPE)，购自中国石化公司。分析纯碳酸钙颗粒，购自国药集团化学试剂有限公司。

2、实验仪器

BRUKER BioSpin Corp的mq20型台式TD-NMR光谱仪(磁场强度0.47T，探头直径10mm)。瑞士梅特勒-托利多公司MS304S电子天平。

3实验步骤

a)按照下表1的配比配置7个不同组分含量的LLDPE与碳酸钙的复合材料，复合材料的总质量约300毫克。将复合材料置于样品管中。

表1b)使用仪器自带的标准样品校正时域核磁共振仪的中心频率、脉冲宽度、磁体温度等参数。

c)将上表1中的7个样品依次放置在时域核磁共振仪中。

d)使用固体回波(solidecho)序列，测量核磁共振T₂谱，测试时的参数设置为：采样次数16次，recycle delay为2s，gain值为66db，First Duration:0.01ms，LastDuration:2.5ms，采样点数为2个。

e)记录在0.025ms时的信号强度，分别得到7个样品在0.025ms时的信号强度，结果如下表2所示。

表2f)以LLDPE质量百分比为y轴，0.025ms时的信号强度为x轴，进行拟合得到标准曲线：y＝1.2885x-0.4326(R²＝0.9994)，如图3所示。

g)取一未知组分含量碳酸钙与LLDPE的复合材料，采用相同的序列和参数设置，测得其在0.025ms处的信号强度为53.82，代入上述公式中，求得LLDPE质量百分比为68.91％，则碳酸钙的含量为31.09％。

实例2

1实验材料

一种融指为5.0(2.16kg)，密度为0.935g/cm³的中密度聚乙烯(MDPE)，购自中国石化公司。分析纯碳酸钙颗粒，购自国药集团化学试剂有限公司。

2实验仪器

BRUKER BioSpin Corp的mq20型台式TD-NMR光谱仪(磁场强度0.47T，探头直径10mm)。瑞士梅特勒-托利多公司MS304S电子天平。

3实验步骤

a)按照下表3的配比配置7个不同组分含量的MDPE与碳酸钙的复合材料，复合材料的总质量约300毫克。将复合材料置于样品管中。

表3b)使用仪器自带的标准样品校正时域核磁共振仪的中心频率、脉冲宽度、磁体温度等参数。

c)将上表3中的7个样品依次放置在时域核磁共振仪中。

d)使用固体回波(solidecho)序列，测量核磁共振T₂谱，测试时的参数设置为：采样次数16次，recycle delay为2s，gain值为67db，First Duration:0.01ms，LastDuration:2.5ms，采样点数为2个。

e)记录在0.025ms时的信号强度，分别得到7个样品在0.025ms时的信号强度，结果如下表4所示。

表4f)以MDPE质量百分比为y轴，0.025ms时的信号强度为x轴，进行拟合得到标准曲线：y＝1.2908x-0.446(R²＝0.9997)，如图4所示。

g)取一未知组分含量碳酸钙与MDPE的复合材料，采用相同的序列和参数设置，测得其在0.025ms处的信号强度为61.27，代入上述公式中，求得MDPE质量百分比为78.64％，则碳酸钙的含量为21.36％。

实例3

1、实验材料

一种融指为7.34(2.16kg)，密度为0.956g/cm³的高密度聚乙烯(HDPE)，购自中国石化公司。分析纯碳酸钙颗粒，购自国药集团化学试剂有限公司。

2、实验仪器

BRUKER BioSpin Corp的mq20型台式TD-NMR光谱仪(磁场强度0.47T，探头直径10mm)。瑞士梅特勒-托利多公司MS304S电子天平。

3实验步骤

a)按照下表5的配比配置7个不同组分含量的HDPE与碳酸钙的复合材料，复合材料的总质量约300毫克。将复合材料置于样品管中。

表5

b)使用仪器自带的标准样品校正时域核磁共振仪的中心频率、脉冲宽度、磁体温度等参数。

c)将上表5中的7个样品依次放置在时域核磁共振仪中。

d)使用固体回波(solidecho)序列，测量核磁共振T₂谱，测试时的参数设置为：采样次数16次，recycle delay为2s，gain值为68db，First Duration:0.01ms，LastDuration:2.5ms，采样点数为2个。

e)记录在0.025ms时的信号强度，分别得到7个样品在0.025ms时的信号强度，结果如下表6所示。

表6f)以HDPE质量百分比为y轴，0.025ms时的信号强度为x轴，进行拟合得到标准曲线：y＝1.3384x-0.3129(R²＝0.9983)，如图5所示。

g)取一未知组分含量碳酸钙与HDPE的复合材料，采用相同的序列和参数设置，测得其在0.025ms处的信号强度为43.92，代入上述公式中，求得HDPE质量百分比为58.47％，则碳酸钙的含量为41.53％。

实例4

1、实验材料

一种融指为2.0(2.16kg)，密度为0.918g/cm³的线性低密度聚乙烯(LLDPE)，购自中国石化公司。分析纯碳酸钠颗粒，购自国药集团化学试剂有限公司。

2、实验仪器

BRUKER BioSpin Corp的mq20型台式TD-NMR光谱仪(磁场强度0.47T，探头直径10mm)。瑞士梅特勒-托利多公司MS304S电子天平。

3实验步骤

a)按照下表7的配比配置7个不同组分含量的LLDPE与碳酸钠的复合材料，复合材料的总质量约300毫克。将复合材料置于样品管中。

表7b)使用仪器自带的标准样品校正时域核磁共振仪的中心频率、脉冲宽度、磁体温度等参数。

c)将上表7中的7个样品依次放置在时域核磁共振仪中。

d)使用固体回波(solidecho)序列，测量核磁共振T₂谱，测试时的参数设置为：采样次数16次，recycle delay为2s，gain值为66db，First Duration:0.01ms，LastDuration:2.5ms，采样点数为2个。

e)记录在0.025ms时的信号强度，分别得到7个样品在0.025ms时的信号强度，结果如下表8所示。

表8f)以LLDPE质量百分比为y轴，0.025ms时的信号强度为x轴，进行拟合得到标准曲线：y＝1.287x+0.3573(R²＝0.9996)，如图6所示。

g)取一未知组分含量碳酸钠与LLDPE的复合材料，采用相同的序列和参数设置，测得其在0.025ms处的信号强度为48.61，代入上述公式中，求得LLDPE质量百分比为62.92％，则碳酸钠的含量为37.08％。

上述实例可以证明，利用核磁共振法可以较为快速定量的测定由不含氢原子的物质和含氢原子的物质组成的复合材料中的组分含量，特别是适用于高分子聚合物中无机填料的含量测定，测量过程无需对试样进行破坏，测量过程耗时短且准确性高，操作难度小，数据处理简单。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。