近红外技术在聚丙烯物性测试中的应用研究.pdf

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1、第39卷第1期当代化工Vo1．39，No．12010年2月ContemporaryChemicalIndustryFebruary，2010近红外技术在聚丙烯物性测试中的应用研究术张彦君，蔡莲婷，丁玫，邵波，杨载松(中国石化公司广州分公司，广东广州510700)摘要：介绍了近红外光谱技术在快速测定聚丙烯物性参数中的应用，通过分析化学值的性质，采用漫反射方式和偏最小二乘法(PLS)，建立了聚丙烯粉料的等规指数、熔融指数、乙烯基含量等定量分析数学校正模型并对预测效果进行了检验。近红外光谱技术具有操作简单、快速、重复性好，不污染和破坏样

2、品等优点。关键词：近红外光谱；等规指数；熔融指数；乙烯基；无规聚丙烯；嵌段聚丙烯中图分类号：0657．33文献标识码：A文章编号：1671—0460(2010)01—0093—05在聚丙烯的生产过程中，熔融指数、等规指1实验部分数、乙烯基含量是工艺控制的最重要的质量控制1．1实验仪器指标，通过测定以上3个参数，可以简单表征聚傅里叶变换近红外光谱仪：AntarisII，美国合深度、分子质量分布、聚合物悬冲性能等物理ThermoFisher积分球检测模块，配置样品杯旋转性能，聚丙烯等规指数与产品的结晶性能更是密器；TQAnalyst7

3、．2化学计量学软件。切相关，等规指数越高，结晶度越高fl】。熔融指数仪：日本SANGYO，TP405。聚丙烯粉料等规指数的测定，通常采用索氏傅立叶变换红外光谱仪：Magna550，美国萃取法[2]，完成1个样品分析约需8h。同时，熔融Nicolet。指数(简称融指)[31和乙烯基含量分析频次高、1．2聚丙烯等规、融指、乙烯基的分析指标及分操作难度大，不能及时指导工艺修改和调整技术析方法参数，减少过渡料。聚丙烯等规、融指、乙烯基的分析指标及分近红外光较强的穿透能力使其可以直接采析方法[2-5]见表1。用漫反射的方式测定样品的光谱。它

4、具有快速、表1聚丙烯等规、融指、乙烯基的分析指标及分析方法简捷、稳定性好、精度高的特点，一张近红外光谱Table1Analysisindexesandmethodsofisoacticindex，melt中含有丰富的理化信息，提取相关的信息建立数indexandethyleneofPP学模型，利用模型预测未知样品的多种成分或性质，目前该技术在制药、油品、塑料等行业评定等方面正发挥越来越大的作用[61。本文结合传统物性指标测定结果及工艺技术，研究了用近红外模型预测聚丙烯粉料的等规指数、熔融指数和乙烯1．2样品来源及基础数据基含量。在

5、大约10min中内可同时测定聚丙烯粉所需样品采集于聚丙烯生产装置，共采集近料的以上3个化学性质，重复性好且无需进行样l000个聚丙烯粉料样品，用化学法测得粉料聚品预处理丙烯的等规指数、熔融指数及乙烯基含量，并用收稿日期：2010．01．20作者简介：张彦君(1967-)，女，黑龙江大庆人，高级工程师，1989年毕业于黑龙江大学化学系，一直从事石油化工分析测试方法的研究，曾参与国家石油测试标准委员会的前期数据收集及部分标准的修订，从2006年承担中国石油化工股份有限公司技术攻关项目《聚丙烯等规度在线分析系统的研究》，致力于近红外技术

6、的研究。当代化工第39卷第1期这些数据作为基础数据建立分析模型，并通过采化建模参数，模型对未知样品的预测效果用预测集现场样品对校正模型进行效果检验。误差均方根、相关系数(r)来考核。1．3光谱采集2分析模型的建立本试验设置的仪器工作参数为：光谱扫描范围：12000～4000cm．1．分辨率：8．0cm；扫描次2．1建模校正集样品的选择数：128次。将3／4左右杯容量的样品置于石英在选择建模的校正集样品时，应充分考虑样旋转样品杯中，放在旋转台内进行光谱扫描。为品代表性和样品生产条件，代表性越广，所建的消除样品粒度大小、均匀性不一等因

7、素对光谱的模型的适应能力也就越强。如果样品性质存在较影响，每个样品分别扫描2次。采集到的近红外漫大的差异，就必须考虑分类建模，以获得较为准反射光谱见图l。确的预测结果。2．2光谱范围的选择聚丙烯样品近红外光谱主要表现为其分子链结构一cH2一(仲碳)和一CH，(伯碳)中C—H伸缩振动二级倍频及伸缩、弯曲振动合频特征。由于各种振动包含的信息量不同，若采用全谱分析，模型计算量大。因此选择最有效的谱区不但可以提高模型质量同时谱区经优化剔除了信息弱的光谱区域，还可以加快运算速度。经实验比较，分别选择光谱范围如2．3中表2所示。2．3聚丙烯粉

8、料的近红外光谱分析图1聚丙烯近红外漫反射光谱图Fig．1NearinfrareddiffusereflectionSpectrogramofPP从图1中可见所有样品的谱图非常相似，在1．4校正模型的建立4100～4500，5500～6100，670