CNMR技術測定基礎油結構組成時，環烷碳的測定比較困難。環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區間內積分，通過人為基線校正可以求得環烷碳含量，顯然，這種計算環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標物，原理是通過比較孤立甲基與內標物的積分面積，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，發現基礎油平均結構參數各有不同，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；環烷碳含量低、正構烷碳百分含量高，粘度指數高。

　　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工藝的設計、油品質量的控制以及潤滑油的調配具有指導意義。

　　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，盡管常規NMR13C譜可以區分甲基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，而且對實驗參數如延遲時間等沒有嚴格要求。DEPT和GASPE技術已經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，實驗要求恰當地選擇梯度比率<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>。

　　基礎油結構參數與物性的關聯基礎油的多種物理化學性能如傾點、粘度指數、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<32>，Adhvaryu等人研究表明<33>：正構烷烴的粘度指數最高，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、多環環烷和環烷芳烴。Adhvaryu等人進一步研究認為粘度指數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，分析了粘度指數與平均烷基鏈長之間的線性關系，相關系數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性的指標。閃點低的潤滑油，揮發性高，容易著火，安全性低，而且在工作環境中容易蒸發損失，造成潤滑油消耗量大，嚴重時會引起潤滑油粘度增大。

　　數據處理的方法利用NMR測定手段得到的結構數據，建立數據統計和人工神經網絡模型，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據處理方法。

　　隨著科學的進步，新的實驗數據處理方法不斷涌現，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>和人工神經網絡（ANN）<40，41>等。其中多MLR、PCR和PLS方法在處理非線性數據方面能力較差。

　　人工神經網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絡系統。由于人工神經網絡具有高容錯、高度非線性描述能力和較少的輸入參數等優點，并且能以任意精度擬合任意函數，所以在處理非線性關系方面優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展，但潤滑油檔次的提升跟不上汽車發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展歷程，不難發現，對基礎油結構的研究已經取得了一些進展，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緊密的結構參數及其關聯式，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展更準確的方法。現代儀器技術的發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