溶聚丁苯橡膠中結(jié)合苯乙烯含量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不確定度的評(píng)定

高杜娟，趙家琳，趙又穆，陳 婧

(中國(guó)石油蘭州化工研究中心，國(guó)家合成橡膠質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，甘肅蘭州 730060)

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溶聚丁苯橡膠中結(jié)合苯乙烯含量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不確定度的評(píng)定

高杜娟，趙家琳，趙又穆，陳 婧

(中國(guó)石油蘭州化工研究中心，國(guó)家合成橡膠質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，甘肅蘭州 730060)

以溶聚丁苯橡膠為結(jié)合苯乙烯含量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值樣品，對(duì)結(jié)合苯乙烯含量測(cè)量不確定度的來(lái)源進(jìn)行了分析和評(píng)定。結(jié)果表明，影響溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)不確定度的因素主要有樣品均勻性、樣品穩(wěn)定性和各實(shí)驗(yàn)室定值結(jié)果的重復(fù)性。經(jīng)過(guò)評(píng)定，溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定的不確定度為0.26，標(biāo)稱(chēng)值為26.1±0.26。

不確定度，溶聚丁苯橡膠，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，結(jié)合苯乙烯含量

溶液聚合丁苯橡膠(SSBR)是由丁二烯和苯乙烯通過(guò)溶液聚合而得到的合成橡膠。其滾動(dòng)阻力優(yōu)于乳聚丁苯橡膠，抗?jié)窕阅軆?yōu)于順丁橡膠，作為環(huán)保型輪胎的主要原料，性能優(yōu)異，近年來(lái)消費(fèi)比例不斷增長(zhǎng)[1-2]。

國(guó)內(nèi)尚無(wú)溶聚丁苯橡膠中結(jié)合苯乙烯含量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研究，為了準(zhǔn)確測(cè)定結(jié)合苯乙烯含量，提高溶聚丁苯產(chǎn)品質(zhì)量，滿(mǎn)足客戶(hù)需求，研制用于與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28728-2012[3]配套使用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是必要的。

本工作以市售溶聚丁苯橡膠為結(jié)合苯乙烯含量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)候選物，對(duì)影響其定值的不確定度，如各實(shí)驗(yàn)室測(cè)量定值的重復(fù)性、試樣的均勻性和穩(wěn)定性引入的不確定度進(jìn)行評(píng)定，以得到結(jié)合苯乙烯含量的不確定度，為質(zhì)量仲裁等方面提供技術(shù)支撐。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原材料

溶聚丁苯橡膠，市售產(chǎn)品。

1.2 儀器設(shè)備

Nexus 670型紅外光譜儀，美國(guó)尼高力公司。

1.3 結(jié)合苯乙烯含量檢驗(yàn)方法

依據(jù)GB/T 28728-2012進(jìn)行檢測(cè)。

1.4 樣品均勻性檢驗(yàn)

均勻性檢驗(yàn)樣品的數(shù)量依據(jù)“一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)規(guī)范”[4-5]的規(guī)定，將樣品分為總體單元數(shù)200，采用分層、隨機(jī)抽取15個(gè)樣品，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用方差分析法[5]，判斷樣品是否均勻。

1.5 樣品穩(wěn)定性檢驗(yàn)

穩(wěn)定性檢驗(yàn)抽取樣品方法有t檢驗(yàn)法、平均值一致法等檢驗(yàn)方法。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或樣品的研制大都采用t檢驗(yàn)法來(lái)判斷樣品是否穩(wěn)定[6]。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制樣品的測(cè)量值應(yīng)與目標(biāo)值一致，將結(jié)合苯乙烯含量在1年時(shí)間內(nèi)每月定期數(shù)據(jù)跟蹤，所得數(shù)據(jù)用t檢驗(yàn)法[5-6]進(jìn)行檢驗(yàn)，判斷樣品是否穩(wěn)定。

1.6 不確定度來(lái)源

溶聚丁苯橡膠中結(jié)合苯乙烯含量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值的不確定度來(lái)源分別為：樣品均勻性U1；樣品穩(wěn)定性U2；各實(shí)驗(yàn)室測(cè)量重復(fù)性U3。

2 結(jié)果與討論

2.1 定值樣品均勻性引入的不確定度U1的評(píng)定

溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值的均勻性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量均勻性檢驗(yàn)結(jié)果Table 1 Uniformity test results of bound styrene content of SSBR

續(xù)表1

樣品序號(hào)123平均值1025.926.225.926.01126.226.226.126.21226.125.926.126.01326.126.126.026.11426.226.226.126.21526.026.025.926.0

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)計(jì)算出總平均值為26.0。

通過(guò)溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量均勻性檢驗(yàn)，U1按式(1)進(jìn)行計(jì)算：

(1)

式中：S1為組間數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差；S2為組內(nèi)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

S1和S2按照式(2)和式(3)計(jì)算。

S12=Q1/ν1

(2)

S22=Q2/υ2

(3)

(4)

(5)

將表1中的數(shù)據(jù)代入式(1)進(jìn)行計(jì)算，得出U12為0.0056。

均勻性檢驗(yàn)(F檢驗(yàn))由式(6)計(jì)算：

(6)

由表1數(shù)據(jù)計(jì)算得出溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量的F值為1.98。F分布臨界值Fα=2.31(α=0.05)，F(xiàn)

2.2 定值樣品穩(wěn)定性引入的不確定度U2的評(píng)定

對(duì)溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)候選物試樣每月測(cè)定一次結(jié)合苯乙烯含量，每次重復(fù)測(cè)定3次，考察其在一年內(nèi)的穩(wěn)定性，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果Table 2 Stability test results of bound styrene content of SSBR

穩(wěn)定性檢驗(yàn)(t檢驗(yàn))由式(7)計(jì)算：

(7)

將表2的數(shù)據(jù)，以x代表時(shí)間，以y代表標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的特性值(結(jié)合苯乙烯含量)，擬合一條直線(xiàn)，則斜率為b1，直線(xiàn)為y=-0.001x+26.04，直線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s為0.1047，斜率的不確定度按照式(8)計(jì)算得到s(b1)為0.0088。

(8)

在95%置信水平下，t因子為4.30，由于|b1|

有效期T為12個(gè)月的長(zhǎng)期穩(wěn)定性不確定度按式(10)計(jì)算U22為0.0112。

st=s(b1)×T

(9)

U22=st2

(10)

2.3 定值樣品測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度U3的評(píng)定

國(guó)內(nèi)6家實(shí)驗(yàn)室對(duì)溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量重復(fù)測(cè)定3次，以評(píng)價(jià)其實(shí)驗(yàn)室間的結(jié)果重復(fù)性，測(cè)定結(jié)果及統(tǒng)計(jì)值見(jiàn)表3。

表3 溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量定值結(jié)果Table 3 Constant value results of bound styrene content of SSBR

采用單因素方差分析法對(duì)表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量實(shí)驗(yàn)室間定值的不確定度U3按式(11)計(jì)算：

(11)

2.4 合成不確定度Uc和擴(kuò)展不確定度U

上述對(duì)溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量不確定度各分量進(jìn)行了評(píng)定，各分量之間相互獨(dú)立，合成不確定度Uc按式(12)進(jìn)行計(jì)算：

(12)

得出Uc為0.13。在95%置信概率下，取擴(kuò)展系數(shù)為2，則溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量的擴(kuò)展不確定度U按式(13)計(jì)算：

U=2Uc

(13)

通過(guò)計(jì)算，U為0.26，則溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量的標(biāo)稱(chēng)值為26.1±0.26。

3 結(jié)論

(1)影響溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)候選物不確定度的主要因素有測(cè)量的重復(fù)性、試樣的均勻性和穩(wěn)定性。

(2)溶聚丁苯橡膠結(jié)合苯乙烯含量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)候選物的不確定度為0.26，其標(biāo)稱(chēng)值為26.1±0.26。

[1] 劉全章.溶聚丁苯橡膠的補(bǔ)強(qiáng)體系研究[D].蘭州：西北師范大學(xué)，2014.

[2] 劉曉嬌.環(huán)保型溶聚丁苯橡膠在“綠色輪胎”胎面膠種的應(yīng)用研究[D].青島：青島科技大學(xué)，2014.

[3] GB/T 28728-2012 溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡膠(SSBR)微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)定[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[4] 韓永志，余逵. JJF 1006-1994 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1994.

[5] 陳柏年，徐大軍.標(biāo)準(zhǔn)樣品的均勻性檢驗(yàn)[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，2005(5)：68-70.

[6] 陳柏年，徐大軍.標(biāo)準(zhǔn)樣品的穩(wěn)定性檢驗(yàn)[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，2005(6)：67-69.

Evaluation of Uncertainty for Bound Styrene Content of Solution-polymerized SBR

GAO Du-juan，ZHAO Jia-lin，ZHAO You-mu，CHEN Jing

(Lanzhou Petrochemical Research Center，PetroChina，National Quality Supervision and Inspection Center of Synthetic Rubber，Lanzhou 730060，Gansu，China)

The sources of uncertainty measurement for bound styrene content of solution-polymerized SBR reference material was evaluated. Evaluation of uncertainty measurement for bound styrene content of solution-polymerized SBR reference material was influenced on uniformity tests，stability tests and the repeatability of all laboratories results. Uncertainty of bound styrene content of solution-polymerized SBR reference material was 0.26 and nominal value was 26.1±0.26.

uncertainty，SSBR，reference material，bound styrene content

高杜娟，工程師，碩士，研究方向：石油化工產(chǎn)品分析檢測(cè)；E-mail：gaodujuan@petrochina.com.cn；Tel：13993116078

TQ 332