【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于化學物質含量測定方法，涉及一種快速檢測丁腈橡膠膠漿中結合丙烯腈含量的方法。
技術介紹
1、丙烯腈-丁二烯橡膠，簡稱丁腈橡膠(nbr)，是丙烯腈與丁二烯共聚而制得的一種合成橡膠，因其含有-cn而具有較強的極性，具有耐油、耐磨、耐熱及阻隔性能良好的特點。結合丙烯腈含量的多少影響橡膠分子鏈內旋轉的難易程度和分子間作用力，從而影響分子鏈的柔性和產品的玻璃化轉變溫度、溶度參數、耐油、耐磨和耐寒等物理機械性能。因此，準確測定結合丙烯腈含量在合成橡膠行業顯得尤為重要。
2、目前公開的測試nbr中結合丙烯腈含量的方法主要有燃燒法、凱氏定氮法、紅外光譜法、熱重與微分熱重分析法和裂解色譜法等。
3、燃燒法：需制備樣本，用無水乙醇抽提后干燥冷卻，再用元素分析儀測其氮含量，根據公式計算結合丙烯腈含量。因該法所測是試樣中所有含氮物質的總和，故測定結果易受游離丙烯腈的影響。
4、凱氏定氮法：將樣本預處理后堿化、通過計算得到總氮含量。該法作為經典方法已被廣泛應用，但所用催化劑毒性較大，不利于環保且實驗過程耗時較長。
5、紅外光譜法：樣本處理制備成片后加熱溶解，將濾液涂在鹽片上干燥成膜，測定其紅外光譜。該法分析速度快，操作簡單；可分析nbr生膠、硫化膠和nbr與其他聚合物共混時的結合丙烯腈含量。隨著傅里葉變換紅外光譜衰減全反射atr-ftir技術的問世，可對生膠直接測試，無需溶解或高溫熱解等樣品前處理。但紅外光譜法也存在一些不足：測試相對誤差較大；需要建立工作曲線，工作曲線受儀器分辨率和制樣方法等因
6、裂解色譜法：該方法的前提是裂解產物中丙烯腈和丁二烯的相對生成率與相應nbr中兩單體的比例具有良好的線性關系。具有靈敏度高、分析速度快、樣品用量少且無須預處理、價格低廉等優點。但重復性差，對于裂解溫度的控制要求比較高，否則會影響精確度。
7、熱重與微分熱重分析法：分別在氮氣和空氣條件下測試nbr的熱重與微分熱重曲線，再從所獲得曲線求得其殘炭化物的量，從而建立殘炭化物與丙烯腈含量的工作曲線。
8、從現有測試結合丙烯腈含量的方法來看，大都需要樣本預處理或適當的制備，各種方法的優劣勢見表1。
9、表1現有測試方法優劣勢小結
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技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種快速檢測丁腈橡膠膠漿中結合丙烯腈含量的方法，該方法基于近紅外光譜分析技術，可實現對結合丙烯腈含量的快速無損測量，且操作簡捷，操作人員無需接觸化學試劑，是一種環保型分析方法。
2、本專利技術所采用的技術方案是，快速檢測丁腈橡膠膠漿中結合丙烯腈含量的方法，利用近紅外光譜分析儀獲得膠漿的近紅外光譜，測量膠漿中結合丙烯腈含量，對紅外光譜信息進行光譜預處理，建立處理后的近紅外光譜和對應的結合丙烯腈含量的數學模型，對該數學模型進行評價獲得精確的近紅外預測模型，使用該近紅外預測模型對待測膠漿中的結合丙烯腈含量進行測量。
3、本專利技術的特點還在于：
4、快速檢測丁腈橡膠膠漿中結合丙烯腈含量的方法，具體按照以下步驟實施：
5、步驟1、采集膠漿的近紅外光譜；
6、步驟2、測量步驟1中膠漿的結合丙烯腈含量；
7、步驟3、將步驟1得到的近紅外光譜信息進行光譜預處理；
8、步驟4、將步驟3得到的數據分為校正集、驗證集，然后將步驟2獲得的結合丙烯腈含量數據與校正集光譜信息數據進行回歸建模；
9、步驟5、使用步驟4中的驗證集數據對獲得的模型進行評價，得到近紅外預測模型；
10、步驟6、采集待測膠漿的近紅外光譜，將該光譜代入步驟5評價過的近紅外預測模型中，獲得待測膠漿的結合丙烯腈含量。
11、近紅外光譜的采集條件為：光譜掃描范圍780nm-2500nm；透射方式；樣本池1mm-2mm光程；每個樣品采集64次取其平均光譜。
12、光譜預處理的方法包括：一階導數法、二階導數法、sg平滑、norris平滑、一階導數與sg平滑結合法、一階導數與norris平滑結合法、二階導數與sg平滑結合法、二階導數與norris平滑結合法。
13、建模時采用偏最小二乘法，選擇最佳波長范圍，并且要剔除化學值、光譜值異常數據。
14、模型評價根據交叉驗證標準偏差和交叉驗證相關系數進行，最后選擇相關系數最接近1、交叉驗證標準偏差較小的模型作為近紅外預測模型。
15、本專利技術的有益效果是：
16、(1)本專利技術方法無需樣本預處理，可實現對樣本的無損測量；
17、(2)與傳統方法11個小時實驗時間相比，本專利技術方法測量速度快、操作方便快捷，3分鐘可獲得結合丙烯腈含量數據；
18、(3)本專利技術方法的整個操作過程無需接觸任何化學試劑，是一種環保的快速分析方法；
19、(4)本專利技術方法的測量對象是橡膠生產過程中的中間物料——膠漿，膠漿中95％以上是水，現有檢測方法需要先對膠漿進行制備或者預處理，在此過程中會有不同程度的損失或者污染等，而本專利技術方法實現了對膠漿的無損檢測、直接檢測，避免了此問題；
20、(5)因膠漿的成分中95％以上是水，對直接獲得近紅外光譜難度較大，現有測試方法一般都會對膠漿進行固化、壓片等預處理操作。本專利技術方法本著測量快速、操作便捷的宗旨，并未對膠漿進行預處理，而是選擇直接掃描光譜，采用透射、選用1-2mm光程的樣品池，采集膠漿的近紅外光譜，雖然獲得的光譜峰并不明顯，且峰中包含了太多無用信息和干擾信息，但通過光譜預處理提取出有用信息，可建立出結合丙烯腈和光譜之間的數學關系，且通過后續的工作驗證，證明該數學關系的準確性很好；
21、(6)本專利技術無需制作或校正工作曲線，在生產工藝波動不大的情況下(一般橡膠生產比較平穩，這也是近紅外光譜分析技術特別適用于工業分析的一個因素)，無需對分析模型進行校正完善，且本專利技術的方法數據庫的量越大(即投用的時間越長)越穩定，準確性也越高；
22、(7)本專利技術方法不僅僅在實驗室研發階段，已工業應用。
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1.快速檢測丁腈橡膠膠漿中結合丙烯腈含量的方法，其特征在于，利用近紅外光譜分析儀獲得膠漿的近紅外光譜，測量膠漿中結合丙烯腈含量，對紅外光譜信息進行光譜預處理，建立處理后的近紅外光譜和對應的結合丙烯腈含量的數學模型，對該數學模型進行評價獲得精確的近紅外預測模型，使用該近紅外預測模型對待測膠漿中的結合丙烯腈含量進行測量。
2.根據權利要求1所述的快速檢測丁腈橡膠膠漿中結合丙烯腈含量的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：
3.根據權利要求1或2所述的快速檢測丁腈橡膠膠漿中結合丙烯腈含量的方法，其特征在于，所述近紅外光譜的采集條件為：光譜掃描范圍780nm-2500nm；透射方式；樣本池1mm-2mm光程；每個樣品采集64次取其平均光譜。
4.根據權利要求1或2所述的快速檢測丁腈橡膠膠漿中結合丙烯腈含量的方法，其特征在于，光譜預處理的方法包括：一階導數法、二階導數法、SG平滑、NORRIS平滑、一階導數與SG平滑結合法、一階導數與NORRIS平滑結合法、二階導數與SG平滑結合法、二階導數與NORRIS平滑結合法。
5.根據權利要求1或2
6.根據權利要求1或2所述的快速檢測丁腈橡膠膠漿中結合丙烯腈含量的方法，其特征在于，模型評價根據交叉驗證標準偏差和交叉驗證相關系數進行，最后選擇相關系數最接近1、交叉驗證標準偏差較小的模型作為近紅外預測模型。
...【技術特征摘要】
1.快速檢測丁腈橡膠膠漿中結合丙烯腈含量的方法，其特征在于，利用近紅外光譜分析儀獲得膠漿的近紅外光譜，測量膠漿中結合丙烯腈含量，對紅外光譜信息進行光譜預處理，建立處理后的近紅外光譜和對應的結合丙烯腈含量的數學模型，對該數學模型進行評價獲得精確的近紅外預測模型，使用該近紅外預測模型對待測膠漿中的結合丙烯腈含量進行測量。
2.根據權利要求1所述的快速檢測丁腈橡膠膠漿中結合丙烯腈含量的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：
3.根據權利要求1或2所述的快速檢測丁腈橡膠膠漿中結合丙烯腈含量的方法，其特征在于，所述近紅外光譜的采集條件為：光譜掃描范圍780nm-2500nm；透射方式；樣本池1mm-2mm光程；每個樣品采集64次取其平均光譜。
【專利技術屬性】
技術研發人員：李延，張軍明，崔嘉敏，高艷，陳世龍，李鐵柱，張亮亮，裴鑫杰，賈桂敏，張海毅，張建平，王豐樂，雷寧，張明，劉志琴，
申請(專利權)人：中國石油天然氣集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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