CNMR技術測定基礎油結構組成時，環(huán)烷碳的測定比較困難。環(huán)烷碳吸收峰不能分開，形成一個化學位移在24～60ppm之間的包絡線寬峰，成為鏈烷碳強吸收峰的“底座”。化學位移在24～60ppm區(qū)間內(nèi)積分，通過人為基線校正可以求得環(huán)烷碳含量，顯然，這種計算環(huán)烷碳含量的方法不十分嚴格。核磁共振碳譜中化學位移在100～160ppm共振信號為芳碳吸收峰，當芳碳含量可以忽略時，鏈烷碳相對含量Ip=IT-Icn。

　　Haiber等人采用一種簡單的3J（H2H）自旋回波技術，提出孤立甲基含量的測定方法。孤立甲基是與季碳相連的甲基，3J（H2H）自旋不受鄰近質子偶合的影響，其質子共振信號不被裂分，在譜圖顯示正信號，而與質子化碳相連的甲基3J（H2H）自旋受鄰近質子的影響，其質子共振信號被裂分，在譜圖顯示正、負信號，致使凈積分為零。

　　Haiber等人以六甲基二硅醚為內(nèi)標物，原理是通過比較孤立甲基與內(nèi)標物的積分面積，給出孤立甲基含量。Sarpal、Kapur等人通過NMR技術分析了不同加工工藝基礎油的結構，發(fā)現(xiàn)基礎油平均結構參數(shù)各有不同，致使物理化學性能的不同。加氫處理工藝（HT）較加氫后精制工藝（HF）得到的基礎油綜合指標好，此類基礎油異構烷碳百分含量高、傾點低；環(huán)烷碳含量低、正構烷碳百分含量高，粘度指數(shù)高。

　　一些基礎油的正、異構烷碳含量相同，但其物性有很大的差別，主要由于各種支鏈結構的含量不同，如支鏈甲基遠離終端甲基的這種支鏈結構其性質類似于正構烷烴。正、異構烷碳相對含量以及各種不同支鏈結構的含量對基礎油粘-溫性能的好壞起著決定性的作用。應用NMR技術對不同工藝基礎油的研究對基礎油生產(chǎn)工藝的設計、油品質量的控制以及潤滑油的調(diào)配具有指導意義。

　　基礎油結構中碳類型的核磁共振測定20世紀70年代，1H、13CNMR已被廣泛應用于測定基礎油的結構參數(shù)，盡管常規(guī)NMR13C譜可以區(qū)分甲基CH3、亞甲基CH2和次甲基CH，但是CH2和CH兩種類型的碳譜峰重疊嚴重，不能完全歸屬譜峰的化學位移，故在解決CH2、CH的共振現(xiàn)象方面具有不足之處。隨著儀器技術的進步，多脈沖譜圖編輯技術如非靈敏極化轉移增強法（INEPT）、無畸變極化轉移增強實驗（DEPT）<18-20>和門控自旋回波技術（GASPE）<21-23>，以及二維核磁共振分析技術的出現(xiàn)改進了上述不足，從而使NMR測定的可靠性獲得了顯著的提高。

　　Gowda采用梯度場季碳檢測技術（PFG2QCD）測定季碳的含量，在此脈沖序列下，質子化的碳不出信號峰。該技術快捷、方便，而且對實驗參數(shù)如延遲時間等沒有嚴格要求。DEPT和GASPE技術已經(jīng)被廣泛應用于碳類型的測定，其主要不足是實驗所需時間較長<26>；另外，碳核的靈敏度較氫核的低。因此，人們嘗試采用NMR1H譜編輯技術。Kapur等人應用梯度選擇脈沖系列產(chǎn)生CHn（n=1～3）氫譜，該技術具有良好的抑制干擾信號的能力，完全地歸屬重疊譜峰，而且產(chǎn)生亞譜所需的時間較DEPT和GASPE短，為達到脈沖系列的最佳性能，實驗要求恰當?shù)剡x擇梯度比率<26>。

　　DEPT實驗DEPT實驗是一種較好的極化轉移增強與譜編輯技術，主要應用于對CH3、CH2、CH的吸收峰進行分類。DEPT技術中，信號強弱主要依賴于脈沖角（θ），而偶合常數(shù)對其影響小<16>。DEPT譜中CHn（n=1～3）峰強度與質子（H）通道的可變脈沖角（θ）有一定比例關系<18，19>。

　　一般取θ分別為45°、90°、135°，通過線性組合可得到CHn（n=1～3）亞譜<18，19>。在DEPT290譜中，只有CH的吸收峰；在DEPT245譜中，CH3、CH2、CH均為正吸收峰；在DEPT2135譜中，CH3、CH均為正吸收峰，而CH2為負吸收峰。由于DEPT實驗中的極化轉移是由耦合著的CH完成，季碳沒有極化轉移的條件，通過DEPT實驗無法識別季碳<16，21>。

　　基礎油結構參數(shù)與物性的關聯(lián)基礎油的多種物理化學性能如傾點、粘度指數(shù)、氧化安定性的好壞主要依賴于化學組成。NMR技術得到的結構參數(shù)可以用來評估基礎油的加氫裂化程度及加氫異構化程度<31>，進而指導制備高檔基礎油的加工工藝。

　　粘2溫性能與烴組成的關系粘2溫性能如粘度、粘度指數(shù)是潤滑油使用性能的重要指標。烴類的粘2溫性能是其化學組成的函數(shù)<32>，Adhvaryu等人研究表明<33>：正構烷烴的粘度指數(shù)最高，粘溫性能最好；其次是具有長碳鏈的異構烷烴；最差的是重芳香烴、多環(huán)環(huán)烷和環(huán)烷芳烴。Adhvaryu等人進一步研究認為粘度指數(shù)的高低主要取決于異構烷烴的含量，并用線性回歸分析方法，分析了粘度指數(shù)與平均烷基鏈長之間的線性關系，相關系數(shù)R2=0193，表明兩者之間線性關系顯著<4>。

　　其它使用性能與烴組成的關系潤滑油的閃點是潤滑油儲存、運輸和使用的一個安全指標，同時也是潤滑油揮發(fā)性的指標。閃點低的潤滑油，揮發(fā)性高，容易著火，安全性低，而且在工作環(huán)境中容易蒸發(fā)損失，造成潤滑油消耗量大，嚴重時會引起潤滑油粘度增大。

　　數(shù)據(jù)處理的方法利用NMR測定手段得到的結構數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)統(tǒng)計和人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型，這些模型可以用來預測物性<37>。基礎油是一種組成復雜的混合物，且其物性與結構組成之間的關系也比較復雜，可能適合應用非線性數(shù)據(jù)處理方法。

　　隨著科學的進步，新的實驗數(shù)據(jù)處理方法不斷涌現(xiàn)，常用的是多元線性回歸（MLR）<37>、主成分回歸（PCR）、偏最小二乘法（PLS）<39>和人工神經(jīng)網(wǎng)絡（ANN）<40，41>等。其中多MLR、PCR和PLS方法在處理非線性數(shù)據(jù)方面能力較差。

　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡是由大量很簡單的處理單元廣泛連接構成的復雜計算網(wǎng)絡系統(tǒng)。由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡具有高容錯、高度非線性描述能力和較少的輸入?yún)?shù)等優(yōu)點，并且能以任意精度擬合任意函數(shù)，所以在處理非線性關系方面優(yōu)于多元回歸分析等方法<42>。

　　結束語近年來，我國基礎油的加工工藝取得了飛躍的發(fā)展，但潤滑油檔次的提升跟不上汽車發(fā)展對潤滑油質量的要求，其中一個重要的原因是基礎油結構研究方面相對落后。因此，加強基礎油結構的研究尤為重要。回顧基礎油結構的核磁共振研究的發(fā)展歷程，不難發(fā)現(xiàn)，對基礎油結構的研究已經(jīng)取得了一些進展，對基礎油結構有了進一步的認識，但仍存在一些問題，如尚缺乏一些與物性關聯(lián)緊密的結構參數(shù)及其關聯(lián)式，測定方法的可靠性還有待提高，在碳類型的測定方面還有待于發(fā)展更準確的方法。現(xiàn)代儀器技術的發(fā)展使分析表征技術更加靈敏和智能化。

　　NMR分析技術是研究基礎油結構的主要手段，它的發(fā)展將為基礎油結構表征提供強有力的幫助，同時也可以促進加工工藝的改進。

來源：作者：佚名　　來源：中國潤滑油網(wǎng)