氣候箱法測(cè)定人造板甲醛釋放量不確定度評(píng)定

唐強(qiáng)強(qiáng) 謝艷芳 王妍力 徐 峰

(江西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)院，江西 南昌 330029)

引言

人造板甲醛釋放量直接關(guān)乎人體健康，是衡量人造板產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)，一直備受消費(fèi)者和整個(gè)人造板行業(yè)的關(guān)注。GB 18580-2017《室內(nèi)裝飾裝修材料 人造板及其制品中甲醛釋放限量》[1]已于2018年5月1日正式實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)引用GB/T 17657-2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法》[2]中4.60甲醛釋放量測(cè)定-1 m3氣候箱法。

測(cè)量不確定度是測(cè)量技術(shù)的重要概念，是表征合理地賦予被測(cè)量值的分散性，是一個(gè)與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)[3]。采用測(cè)量不確定度來表示檢測(cè)結(jié)果的可靠性是國際上通用的做法，同時(shí)也是我國檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可的一項(xiàng)基本要求?？紤]各種測(cè)試條件的影響因素，本文參考JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[3]及南京海關(guān)張彰等人的研究[4]運(yùn)用測(cè)量不確定度對(duì)實(shí)驗(yàn)室氣候箱法測(cè)定人造板甲醛釋放量進(jìn)行評(píng)定，為進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和儀器

甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液9.69 μg/mL(標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號(hào)BW3450)；乙酰丙酮(分析純)；乙酸銨(分析純)。

容量瓶、移液管、三角瓶、天平、大氣采樣器、吸收瓶、1 m3氣候箱、分光光度計(jì)、恒溫水浴鍋。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

使用同一批次的兩張中密度纖維板(2440 mm×1220 mm×18 mm)鋸制成12塊尺寸長(zhǎng)(500±5)mm、寬(500±5)mm試樣，分為6組，每組總表面積1m2，使用6個(gè)氣候箱分別進(jìn)行測(cè)試。

依據(jù)GB/T 17657-2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法》中4.60方法進(jìn)行測(cè)試。

將表面積1 m2的人造板樣品放入氣候箱內(nèi)，在氣候箱內(nèi)平衡15天后取出并立即用鋁箔膠帶進(jìn)行封邊，1 h內(nèi)放入氣候箱，間隔1天開始取樣，使用2個(gè)各裝25 mL蒸餾水的吸收瓶和大氣采樣器進(jìn)行氣體采集。每天采集2次。充分混合2個(gè)吸收瓶的萃取液，使用移液管取10 mL萃取液、10 mL乙酰丙酮溶液與10 mL乙酸銨溶液混合均勻，置于60 ℃的水浴鍋中水浴10 min后取出，置于20 ℃的環(huán)境中靜置1 h，用分光光度計(jì)及50 mm比色皿測(cè)定吸光度，根據(jù)制定的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算出樣品的甲醛釋放量。

2 結(jié)果與討論

2.1 數(shù)學(xué)模型

按照GB/T 17657-2013第4.60條款中的測(cè)試方法，其甲醛釋放量測(cè)定的數(shù)學(xué)模型為

C=(f×(As-Ab)×Vsol)/Vair，

其中：C—甲醛釋放量，mg/m3；

f—標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率，mg/mL；

As—吸收液的吸光度；

Ab—蒸餾水的吸光度；

Vsol—吸收液體積，mL；

Vair—抽取的空氣體積，m3。

2.2 引入不確定度的主要因素

根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)學(xué)模型[3]，測(cè)試過程中引入不確定度的因素主要有：

1)樣品制備和樣品試驗(yàn)環(huán)境引入的不確定度；

2)f值引入的不確定度，包括標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不確定度，標(biāo)準(zhǔn)工作曲線繪制引入的不確定度，分光光度計(jì)引入的不確定度；

3)Vsol值引入的不確定度，由單標(biāo)線吸量管體積偏差引入的不確定度；

4)Vair值引入的不確定度，包括大氣采樣器抽氣速度和抽氣過程引入的不確定度；

5)重復(fù)性條件下測(cè)定引入的不確定度。

2.3 引入不確定的因素量化分析

2.3.1 樣品制備和樣品試驗(yàn)環(huán)境引入的不確定度

(1)樣品制備

按照GB/T 17657-2013中4.60條款要求鋸切試樣，圓盤鋸的切割精度、鋁膠帶的封邊程度導(dǎo)致的表面積的不確定度已包括在重復(fù)性實(shí)驗(yàn)中，不另行計(jì)算。

(2)樣品試驗(yàn)環(huán)境

樣品試驗(yàn)環(huán)境在氣候箱內(nèi)，甲醛釋放過程受氣候箱溫度、濕度、空氣置換率(通過調(diào)節(jié)流量控制)影響，查驗(yàn)本次所用的4個(gè)QP11型、2個(gè)VEOUS-E型氣候箱校準(zhǔn)證書，經(jīng)計(jì)算不確定度最大的如下：

Urel(溫度)=0.2%，k=2；

Urel(濕度)=2.0%，k=2；

Urel(空氣置換率)=2.0%，k=2。

總的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.3.2 f值引入的不確定度

(1)甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度

濃度為9.69 μg/mL的甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書給出的不確定度為3%，k=2，則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

Urel(甲醛)=3%÷2=1.5%。

(2)玻璃量具的體積校準(zhǔn)引入的不確定度

表1 配制標(biāo)準(zhǔn)系列溶液使用玻璃量具的體積校準(zhǔn)引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

各玻璃量具的合成相對(duì)不確定度為

(3)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線擬合引入的不確定度

標(biāo)準(zhǔn)工作曲線重復(fù)測(cè)定3次，測(cè)定結(jié)果見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線測(cè)定結(jié)果

根據(jù)線性回歸法擬合的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線方程為A=0.4024x-0.0052，斜率b=0.4024，相關(guān)系數(shù)R2=0.9999。

標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液吸光度的殘差標(biāo)準(zhǔn)差s為

式中：n—標(biāo)準(zhǔn)溶液的測(cè)量次數(shù)(6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個(gè)測(cè)定3次)，n=18；

X—標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度值；

A—標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度測(cè)定值。

標(biāo)準(zhǔn)濃度的方差和Sxx為

標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合產(chǎn)生的不確定度U(曲線)和相對(duì)不確定度Urel(曲線)為

=0.00544。

Urel(曲線)=0.00544÷0.2157=2.52%。

式中：s—標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液吸光度的殘差標(biāo)準(zhǔn)差，s=0.004272；

b—標(biāo)準(zhǔn)工作曲線方程斜率，b=0.4024；

P—試樣重復(fù)測(cè)量次數(shù)，p=6；

x0—試樣6次測(cè)定結(jié)果平均值(見表3)，x0=0.2157；

Sxx—標(biāo)準(zhǔn)濃度的方差和，Sxx=12.57813。

(4)分光光度計(jì)引入的不確定度

查驗(yàn)校準(zhǔn)證書，本實(shí)驗(yàn)室所用的島津UV2600型紫外可見分光光度計(jì)不確定度為0.6%，k=2，Urel(A1)=0.6%÷2=0.3%。

綜上所述，f值引入的合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.3.3 Vsol值引入的不確定度

2.3.4 Vair值引入的不確定度

查驗(yàn)校準(zhǔn)證書，本實(shí)驗(yàn)室所用的TQC-1500Z型大氣采樣器流量示值誤差為±5%，計(jì)時(shí)誤差為±0.2%，按均勻分布，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)不確定度，

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.3.5 重復(fù)性條件下測(cè)定引入的不確定度

在相同的條件下測(cè)定的6組樣品甲醛釋放量測(cè)定結(jié)果見表3。

表3 重復(fù)測(cè)定結(jié)果

6次重復(fù)測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差S(d)為

重復(fù)性測(cè)定引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

2.3.6 相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

上述5個(gè)不確定度分量來源彼此獨(dú)立不相關(guān)，則氣候箱法測(cè)定人造板甲醛釋放量的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.3.7 擴(kuò)展不確定度及結(jié)果表示

取置信區(qū)間95%，包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度U為

該樣品的甲醛釋放量檢測(cè)結(jié)果表示為(0.0895±0.0078)mg/m3，k=2。

3 結(jié)語

通過1 m3氣候箱法對(duì)同一批次生產(chǎn)的人造板分6組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每組用1個(gè)氣候箱進(jìn)行甲醛釋放量測(cè)定，量化和評(píng)定測(cè)定過程的不確定度，結(jié)果表明，引入不確定度的因素按引入不確定度大小排序依次為：采氣過程，標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制過程，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，氣候箱內(nèi)部環(huán)境，重復(fù)性測(cè)定過程，分光光度計(jì)；其余影響因素對(duì)不確定度貢獻(xiàn)較小。