乙丙橡膠門尼粘度標準物質(zhì)的研制與驗證應用*

牟曉紅，劉俊保，剡光耀

(1.蘭州石化職業(yè)技術(shù)學院 石化系，甘肅 蘭州 730060；2.中國石油蘭州化工研究中心 國家合成橡膠質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，甘肅 蘭州 730060；3.中國石油大慶石化公司 質(zhì)量檢驗中心，黑龍江 大慶 163318)

乙丙橡膠是借助齊格勒-納塔型催化劑[1]，由乙烯、丙烯為基礎單體共聚而成的一類合成橡膠，它包括二元乙丙橡膠(EPM)、三元乙丙橡膠(EPDM)及各種改性的乙丙橡膠[2]。EPDM結(jié)構(gòu)中較少的雙鍵含量及獨特的分子結(jié)構(gòu)賦予EPDM優(yōu)異的耐熱、耐臭氧、耐酸堿、抗疲勞、抗撕裂等性能[3]。鑒于EPDM具有很好的化學結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[2]，國家合成橡膠質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心為滿足合成橡膠行業(yè)對門尼粘度標準物質(zhì)的需求，歷經(jīng)2年多時間，按照《一級標準物質(zhì)技術(shù)規(guī)范》(JJF 1006-1994)[4]的規(guī)定，采用SH/T 1743—2004評價EPDM的性能[5]，篩選出EPDM門尼粘度標準物質(zhì)研制的候選物。篩選的EPDM樣品通過均勻性和穩(wěn)定性檢驗，聯(lián)合國內(nèi)10家合成橡膠生產(chǎn)、加工、科研和質(zhì)檢單位對研制的EPDM標準物質(zhì)進行定值及不確定度評估等系列工作，研制出EPDM門尼粘度國家標準物質(zhì)并得到了國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局的批準。該標準物質(zhì)在合成橡膠行業(yè)校準門尼粘度計、生產(chǎn)控制、人員考核、產(chǎn)品檢驗、產(chǎn)品貿(mào)易、質(zhì)量仲裁等方面將發(fā)揮重要作用，具有廣泛應用前景。

1 實驗部分

1.1 原料

EPDM 4050：優(yōu)級品，中國石油吉林石化公司；標準樣品IRM-241E：美國EXXON化學公司。

1.2 儀器設備

門尼粘度計：SMV-300RT，日本島津公司。

1.3 檢驗方法

樣品按照GB/T 15340—2008采用直接法制備[6]；門尼粘度按照GB/T 1232.1—2000[7]進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品的篩選

選擇中國石油吉林石化公司生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定的EPDM作為門尼粘度標準物質(zhì)研制的候選物。

2.2 均勻性檢驗

采用數(shù)理統(tǒng)計中的《方差分析》來進行均勻性檢驗?！斗讲罘治觥返幕舅悸肥菍z測獲得數(shù)據(jù)中測量方法引入的離散性和樣品-樣品之間非均勻引入的離散性分離開來，并將這兩者進行比較，從而確定樣品-樣品之間非均勻引入的離散性是否可以忽略。在《方差分析》中F檢驗、t檢驗均可達到此目的，F(xiàn)檢驗是檢驗樣品-樣品之間標準偏差是否一致，而t檢驗是檢驗樣品-樣品之間的平均值是否一致[8]。

選擇F檢驗，在相同條件下，隨機抽取15個樣品，重復測試門尼粘度，每個樣品測3次，選擇方差分析法進行相關量的統(tǒng)計，表1為EPDM樣品不同條件下門尼粘度均勻性檢驗結(jié)果。

表1 EPDM門尼粘度均勻性檢驗結(jié)果

(1)

(2)

F分布函數(shù)自由度(v1，v2)，其中m=15，n=3，v1=m-1 =14，v2=m(n-1)=30。

(3)

同理，計算另外一個F值為0.64。

查F分布臨界值Fα=2.31[9](α=0.05)，F(xiàn)

2.3 穩(wěn)定性檢驗

研制的EPDM門尼粘度標準物質(zhì)，每月按照相同的條件重復測試2次門尼粘度值，持續(xù)考察了12個月的穩(wěn)定性，用t檢驗法統(tǒng)計穩(wěn)定性結(jié)果，表2為EPDM門尼粘度穩(wěn)定性檢驗與統(tǒng)計結(jié)果。

從表2穩(wěn)定性考察數(shù)據(jù)來看，EPDM樣品在不同條件下t檢驗的值均小于臨界值4.30[9]，因此，EPDM樣品的門尼粘度在考察的1年內(nèi)任意1個月都穩(wěn)定，門尼粘度均無明顯變化，EPDM樣品穩(wěn)定。

表2 EPDM門尼粘度穩(wěn)定性考察及統(tǒng)計結(jié)果

2.4 標準物質(zhì)定值

聯(lián)合10家合成橡膠行業(yè)權(quán)威質(zhì)檢單位、科研開發(fā)單位、橡膠生產(chǎn)與加工單位、儀器制造單位的實驗室，進行門尼粘度標準物質(zhì)的定值。表3為各實驗室EPDM門尼粘度標準物質(zhì)定值檢驗結(jié)果。

表3 重復測量EPDM門尼粘度數(shù)據(jù)及統(tǒng)計值

表3中的定值結(jié)果用達戈斯提諾法(D′Agostino,D 檢驗)[9]檢驗所有數(shù)據(jù)在0.01的顯著水平時處于正態(tài)分布；用狄克遜(Dixon)法[10]檢驗所有數(shù)據(jù)在0.05的顯著水平時無可疑值；按照柯克倫(Cochran)[11]法檢驗各組數(shù)據(jù)在0.01的顯著水平時為等精度[10]。因此，聯(lián)合定值結(jié)果的總平均值為42.4和40.4，即為EPDM不同測試條件下的物質(zhì)的標稱值。

2.5 評定不確定度

不確定度是指由于測量誤差的存在，對被測量值的不能肯定的程度。反過來，也表明該結(jié)果的可信賴程度。依據(jù)JJF 1059—1999[12]評定EPDM門尼粘度樣品的不確定度。其主要來源于樣品的均勻性、樣品的穩(wěn)定性、各實驗室測量的重復性、門尼粘度計的溫度和轉(zhuǎn)速等。EPDM樣品在不同條件下的不確定度見表4。表4中，u1、u2、u3、u4、u5分別代表樣品的均勻性、樣品的穩(wěn)定性、各實驗室測量的重復性、門尼粘度計的溫度和轉(zhuǎn)速引入的不確定度分量，uC代表合成不確定度，U代表擴展不確定度。

表4 EPDM門尼粘度不確定度匯總表

3 國內(nèi)外標準物質(zhì)的比對

將EPDM的標準物質(zhì)與美國的IRM-241 E、國內(nèi)GBW(E)130397、GBW(E)130398進行比較，表5為EPDM門尼粘度標準物質(zhì)與國內(nèi)外標準物質(zhì)對比結(jié)果。

不確定度愈小，結(jié)果與被測量的真值愈接近，質(zhì)量越高，水平越高，其使用價值就越高；不確定度越大，測量結(jié)果的質(zhì)量越低，水平越低，其使用價值也越低[13]。從表5可以看出，美國研制的標準物質(zhì)不確定度比我們研制的大，說明我們研制的門尼粘度標準物質(zhì)水平高于美國研制的標準物質(zhì)。

表5 EPDM樣品與國內(nèi)外標準物質(zhì)比對結(jié)果

4 標準物質(zhì)的驗證及應用

研制的標準物質(zhì)在2013年1月定值后，將樣品發(fā)送合成橡膠行業(yè)權(quán)威質(zhì)檢機構(gòu)及測試水平較高的15個實驗室進行驗證及應用，其測試數(shù)據(jù)均在標稱值范圍內(nèi)，不同實驗室驗證測試結(jié)果見表6。

表6 標準物質(zhì)在不同實驗室測試結(jié)果

驗證和使用的單位一致認為，由國家合成橡膠質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心研制的EPDM門尼粘度標準物質(zhì)準確、可靠。經(jīng)過驗證，各家測試結(jié)果均在標稱值內(nèi)。

5 結(jié) 論

該標準物質(zhì)主要用于校準門尼粘度計，為合成橡膠行業(yè)生產(chǎn)控制、產(chǎn)品檢驗、產(chǎn)品貿(mào)易、質(zhì)量仲裁提供技術(shù)支撐，在合成橡膠行業(yè)得到廣泛的應用，具有很好的應用前景和重要的經(jīng)濟社會效益。

參 考 文 獻：

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