【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学物质含量测定方法，涉及一种快速检测丁腈橡胶胶浆中结合丙烯腈含量的方法。
技术介绍
1、丙烯腈-丁二烯橡胶，简称丁腈橡胶(nbr)，是丙烯腈与丁二烯共聚而制得的一种合成橡胶，因其含有-cn而具有较强的极性，具有耐油、耐磨、耐热及阻隔性能良好的特点。结合丙烯腈含量的多少影响橡胶分子链内旋转的难易程度和分子间作用力，从而影响分子链的柔性和产品的玻璃化转变温度、溶度参数、耐油、耐磨和耐寒等物理机械性能。因此，准确测定结合丙烯腈含量在合成橡胶行业显得尤为重要。
2、目前公开的测试nbr中结合丙烯腈含量的方法主要有燃烧法、凯氏定氮法、红外光谱法、热重与微分热重分析法和裂解色谱法等。
3、燃烧法：需制备样本，用无水乙醇抽提后干燥冷却，再用元素分析仪测其氮含量，根据公式计算结合丙烯腈含量。因该法所测是试样中所有含氮物质的总和，故测定结果易受游离丙烯腈的影响。
4、凯氏定氮法：将样本预处理后碱化、通过计算得到总氮含量。该法作为经典方法已被广泛应用，但所用催化剂毒性较大，不利于环保且实验过程耗时较长。
5、红外光谱法：样本处理制备成片后加热溶解，将滤液涂在盐片上干燥成膜，测定其红外光谱。该法分析速度快，操作简单；可分析nbr生胶、硫化胶和nbr与其他聚合物共混时的结合丙烯腈含量。随着傅里叶变换红外光谱衰减全反射atr-ftir技术的问世，可对生胶直接测试，无需溶解或高温热解等样品前处理。但红外光谱法也存在一些不足：测试相对误差较大；需要建立工作曲线，工作曲线受仪器分辨率和制样方法等因
6、裂解色谱法：该方法的前提是裂解产物中丙烯腈和丁二烯的相对生成率与相应nbr中两单体的比例具有良好的线性关系。具有灵敏度高、分析速度快、样品用量少且无须预处理、价格低廉等优点。但重复性差，对于裂解温度的控制要求比较高，否则会影响精确度。
7、热重与微分热重分析法：分别在氮气和空气条件下测试nbr的热重与微分热重曲线，再从所获得曲线求得其残炭化物的量，从而建立残炭化物与丙烯腈含量的工作曲线。
8、从现有测试结合丙烯腈含量的方法来看，大都需要样本预处理或适当的制备，各种方法的优劣势见表1。
9、表1现有测试方法优劣势小结
10、
11、
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种快速检测丁腈橡胶胶浆中结合丙烯腈含量的方法，该方法基于近红外光谱分析技术，可实现对结合丙烯腈含量的快速无损测量，且操作简捷，操作人员无需接触化学试剂，是一种环保型分析方法。
2、本专利技术所采用的技术方案是，快速检测丁腈橡胶胶浆中结合丙烯腈含量的方法，利用近红外光谱分析仪获得胶浆的近红外光谱，测量胶浆中结合丙烯腈含量，对红外光谱信息进行光谱预处理，建立处理后的近红外光谱和对应的结合丙烯腈含量的数学模型，对该数学模型进行评价获得精确的近红外预测模型，使用该近红外预测模型对待测胶浆中的结合丙烯腈含量进行测量。
3、本专利技术的特点还在于：
4、快速检测丁腈橡胶胶浆中结合丙烯腈含量的方法，具体按照以下步骤实施：
5、步骤1、采集胶浆的近红外光谱；
6、步骤2、测量步骤1中胶浆的结合丙烯腈含量；
7、步骤3、将步骤1得到的近红外光谱信息进行光谱预处理；
8、步骤4、将步骤3得到的数据分为校正集、验证集，然后将步骤2获得的结合丙烯腈含量数据与校正集光谱信息数据进行回归建模；
9、步骤5、使用步骤4中的验证集数据对获得的模型进行评价，得到近红外预测模型；
10、步骤6、采集待测胶浆的近红外光谱，将该光谱代入步骤5评价过的近红外预测模型中，获得待测胶浆的结合丙烯腈含量。
11、近红外光谱的采集条件为：光谱扫描范围780nm-2500nm；透射方式；样本池1mm-2mm光程；每个样品采集64次取其平均光谱。
12、光谱预处理的方法包括：一阶导数法、二阶导数法、sg平滑、norris平滑、一阶导数与sg平滑结合法、一阶导数与norris平滑结合法、二阶导数与sg平滑结合法、二阶导数与norris平滑结合法。
13、建模时采用偏最小二乘法，选择最佳波长范围，并且要剔除化学值、光谱值异常数据。
14、模型评价根据交叉验证标准偏差和交叉验证相关系数进行，最后选择相关系数最接近1、交叉验证标准偏差较小的模型作为近红外预测模型。
15、本专利技术的有益效果是：
16、(1)本专利技术方法无需样本预处理，可实现对样本的无损测量；
17、(2)与传统方法11个小时实验时间相比，本专利技术方法测量速度快、操作方便快捷，3分钟可获得结合丙烯腈含量数据；
18、(3)本专利技术方法的整个操作过程无需接触任何化学试剂，是一种环保的快速分析方法；
19、(4)本专利技术方法的测量对象是橡胶生产过程中的中间物料——胶浆，胶浆中95％以上是水，现有检测方法需要先对胶浆进行制备或者预处理，在此过程中会有不同程度的损失或者污染等，而本专利技术方法实现了对胶浆的无损检测、直接检测，避免了此问题；
20、(5)因胶浆的成分中95％以上是水，对直接获得近红外光谱难度较大，现有测试方法一般都会对胶浆进行固化、压片等预处理操作。本专利技术方法本着测量快速、操作便捷的宗旨，并未对胶浆进行预处理，而是选择直接扫描光谱，采用透射、选用1-2mm光程的样品池，采集胶浆的近红外光谱，虽然获得的光谱峰并不明显，且峰中包含了太多无用信息和干扰信息，但通过光谱预处理提取出有用信息，可建立出结合丙烯腈和光谱之间的数学关系，且通过后续的工作验证，证明该数学关系的准确性很好；
21、(6)本专利技术无需制作或校正工作曲线，在生产工艺波动不大的情况下(一般橡胶生产比较平稳，这也是近红外光谱分析技术特别适用于工业分析的一个因素)，无需对分析模型进行校正完善，且本专利技术的方法数据库的量越大(即投用的时间越长)越稳定，准确性也越高；
22、(7)本专利技术方法不仅仅在实验室研发阶段，已工业应用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.快速检测丁腈橡胶胶浆中结合丙烯腈含量的方法，其特征在于，利用近红外光谱分析仪获得胶浆的近红外光谱，测量胶浆中结合丙烯腈含量，对红外光谱信息进行光谱预处理，建立处理后的近红外光谱和对应的结合丙烯腈含量的数学模型，对该数学模型进行评价获得精确的近红外预测模型，使用该近红外预测模型对待测胶浆中的结合丙烯腈含量进行测量。
2.根据权利要求1所述的快速检测丁腈橡胶胶浆中结合丙烯腈含量的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
3.根据权利要求1或2所述的快速检测丁腈橡胶胶浆中结合丙烯腈含量的方法，其特征在于，所述近红外光谱的采集条件为：光谱扫描范围780nm-2500nm；透射方式；样本池1mm-2mm光程；每个样品采集64次取其平均光谱。
4.根据权利要求1或2所述的快速检测丁腈橡胶胶浆中结合丙烯腈含量的方法，其特征在于，光谱预处理的方法包括：一阶导数法、二阶导数法、SG平滑、NORRIS平滑、一阶导数与SG平滑结合法、一阶导数与NORRIS平滑结合法、二阶导数与SG平滑结合法、二阶导数与NORRIS平滑结合法。
5.根据权利要求1或2
6.根据权利要求1或2所述的快速检测丁腈橡胶胶浆中结合丙烯腈含量的方法，其特征在于，模型评价根据交叉验证标准偏差和交叉验证相关系数进行，最后选择相关系数最接近1、交叉验证标准偏差较小的模型作为近红外预测模型。
...【技术特征摘要】
1.快速检测丁腈橡胶胶浆中结合丙烯腈含量的方法，其特征在于，利用近红外光谱分析仪获得胶浆的近红外光谱，测量胶浆中结合丙烯腈含量，对红外光谱信息进行光谱预处理，建立处理后的近红外光谱和对应的结合丙烯腈含量的数学模型，对该数学模型进行评价获得精确的近红外预测模型，使用该近红外预测模型对待测胶浆中的结合丙烯腈含量进行测量。
2.根据权利要求1所述的快速检测丁腈橡胶胶浆中结合丙烯腈含量的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
3.根据权利要求1或2所述的快速检测丁腈橡胶胶浆中结合丙烯腈含量的方法，其特征在于，所述近红外光谱的采集条件为：光谱扫描范围780nm-2500nm；透射方式；样本池1mm-2mm光程；每个样品采集64次取其平均光谱。
【专利技术属性】
技术研发人员：李延，张军明，崔嘉敏，高艳，陈世龙，李铁柱，张亮亮，裴鑫杰，贾桂敏，张海毅，张建平，王丰乐，雷宁，张明，刘志琴，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。