[发明专利]一种分析致密胶体老化机理的方法

说明书

本发明公开了一种分析致密胶体老化机理的方法，采用扩展对数扩散率定量化致密胶体老化过程中胶体粒子微观运动的均方位移，然后结合致密胶体老化的试验条件和试验数据，计算扩展对数扩散率参数的值，最终确定该致密胶体老化的扩展对数扩散率，从特慢扩散角度微观分析致密胶体老化的机理。本发明扩展对数扩散率包含两个参数，扩展对数扩散率的阶数和速率指数。其中扩展对数扩散率的阶数刻画了致密胶体老化过程偏离对数扩散率的程度，速率指数描述了致密胶体老化过程的特征速率。扩展对数扩散率是对数扩散率的推广，满足扩展对数扩散率的老化过程称为扩展对数特慢老化过程。该发明有广泛的工程应用前景，可用于高性能聚合物材料的生产、药物载体的开发等。

技术领域

本发明涉及一种胶体，具体涉及一种分析胶体老化机理的方法。

背景技术

胶体已广泛用于机械、工业和医学等领域，如在聚合物中加入固态胶体粒子，可以改进材料的耐冲击和耐断裂强度等性能；纳米材料的制备，塑料和橡胶等的制造过程都会用到胶体；医学上将磁性物质制成胶体粒子，作为药物的载体，在磁场作用下将药物送到病灶。而胶体的老化会直接影响胶体的性能以及在使用过程中发挥的作用，因此，明确胶体的老化机理是正确和有效使用胶体的重要前提。

现有技术表明，胶体在老化过程中胶体粒子的微观运动规律决定了胶体老化的物理状态。低密度胶体粒子的运动过程是一个布朗运动，而致密胶体中胶体粒子的运动过程表现为时空非均质性，具有时间依赖性，属于一类特慢扩散过程。目前比较直接的技术手段是，采用对数扩散率分析致密胶体粒子的均方位移，从微观粒子运动的角度分析胶体粒子的老化机理。然而，大量试验数据表明，致密胶体老化过程中胶体粒子的均方位移不总是服从对数扩散率，甚至出现了比对数扩散率增长更慢的情况。

在国内外，已有多项专利技术应用于老化，如发明专利CN201410686077.9“一种利用变活化能分析硅橡胶老化机理的方法”基于化学测试物理性能分析，通过活化能分析硅橡胶的老化机理；发明专利CN201410154118.X“一种确定有机玻璃人工加速与使用老化当量关系的方法”通过建立当量加速老化时间模型，结合疲劳性能测试验证；US13654598“Device and method for determining the state of ageing of a hydraulic fluidof a hydraulic system of a vehicle”给出了一种确定液压系统中不同液压流体组分老化的装置；CN201210502477.0“一种基于核磁共振的交联聚乙烯电缆老化程度评估方法”通过核磁共振分析仪测试电缆内部结构，建立老化程度与时间和温度之间的关系，估计老化状态。

上述现有的专利技术方法，未直接从扩散的角度微观分析老化的机理，且其中涉及的对数扩散率有明显的局限性，不能够全面准确地刻画致密胶体老化过程中胶体粒子的均方位移规律。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可准确描述胶体老化过程的分析致密胶体老化机理的方法。

技术方案：本发明提供了一种分析致密胶体老化机理的方法，包括以下步骤：

(1)选定致密胶体作为研究对象，确定胶体粒子的个数N和观测时间间隔t_w，并通过粒子追踪试验方法获取老化过程中胶体粒子的运动轨迹；

(2)结合步骤(1)中的运动轨迹，计算N个胶体粒子的平均均方位移＜r²(t)＞；

其中为第i个胶体粒子的均方位移，该均方位移通过第i个胶体粒子在不同时刻t的位置计算得到；

(3)采用扩展对数扩散率描述致密胶体粒子的均方位移；

＜r²(t)＞～(lnt^α)^λ