近红外光谱在线测量技术在聚合物加工中的应用研究进展.pdf

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1、第３５卷，第６期光谱学与光谱分析Vol.３５，No.６，pp１５１２‐１５１５２０１５年６月SpectroscopyandSpectralAnalysisJune，２０１５近红外光谱在线测量技术在聚合物加工中的应用研究进展*陈如黄，王小林，林晓楷，胡鑫，晋刚华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心，聚合物成型加工工程教育部重点实验室，广东广州５１０６４１摘要聚合物材料制品的性能与成型加工过程有着密切的联系，因此在线监控加工过程中材料的状态至关重要。根据在线监控实时反馈的数据，能够实现加工工艺参数的及时调整，确保生产过程的稳定性，从而保证产品质量、减少能源浪费、提高生产

2、效益。近红外光谱在线测量技术是一种成本低、实时性强，可以准确定量分析的技术，已在很多生产领域得到了应用，然而在聚合物加工领域仍处于研究阶段。本文从测量聚合物中的组分含量、熔融指数、熔体密度、填充物的分散性四个方面概述了近红外光谱在线测量技术在聚合物加工中的应用研究进展，指出了近红外光谱在线测量技术尚存在的问题，给出了几点建议，最后对近红外光谱在线测量技术未来的发展进行了展望。指出在未来几十年里，随着光纤光谱仪器科学、计算机科学以及化学计量学方法的发展，近红外光谱在线测量技术在原始数据稳定性、预处理方法、建模方法及模型的稳健性与准确性上将会有长足的进步，将会在更多的领域推广应

3、用，产生巨大的经济与环保价值。关键词近红外光谱；在线测量；聚合物加工中图分类号：O６５７.３文献标识码：ADOI：１０.３９６４／j.issn.１０００‐０５９３（２０１５）０６‐１５１２‐０４对其未来的发展趋势进行了展望。引言１近红外光谱在线测量技术在聚合物加工中［１］我国是世界合成树脂、合成橡胶生产大国。但与发达的应用研究国家相比，我国的聚合物材料制品整体层次较低，质量参差不齐，甚至连同一批次的产品都会有较明显的质量差异。为聚合物加工过程中，熔体特性和状态不仅影响着生产能提高我国聚合物材料制品的整体水平，加工过程中的制品质耗和效率，也决定着最终制品的质量和性能。对于熔体

4、特性量实时监控手段必不可少。在线测量是一种将测量装置直接的测量通常采用离线方法，样品需从生产线上取下，这使得安装在生产线上对产品进行实时测量监控的先进技术，它能样品所处的环境状态发生改变，导致材料微观结构的改变，够根据测量结果及时调整加工过程中的工艺参数，保证生产测量结果也就会与加工过程中的实际状态存在一定偏差。而过程处于控制之中，减少因控制的滞后而导致的产品不符合不合理的取样和制样方法更会导致样品代表性差和结构被破［８，９］预期要求的现象，降低废品、次品率，能在较传统加工更低坏，进一步加大测量误差。［２］损耗的情况下提高产品质量的合格率。近红外光谱在线测量技术，不会对加工

5、过程产生干扰，近些年，得益于光纤、计算机、化学计量学等技术的迅能够对测量对象进行实时连续的测量，测量的结果能够真实猛发展，近红外光谱在线测量技术得到了极大的发展与进地反映实际情况。在聚合物加工中，近红外光谱在线测量技［３］步。由于它实时快速检测的巨大优势正逐渐受到越来越多术可以用来测量聚合物的多种信息，包括聚合物中组分的含的人的关注，使得其在很多领域得到了广泛的研究与应量、熔体密度、熔融指数、填充物分散性等。［４‐７］用。这一技术在聚合物加工中的研究也逐渐引起了学者1.1近红外光谱在线测量聚合物中组分的含量的注意。对于聚合物材料制品而言，各个组分含量的多少决定着［１０‐１２

6、］本文介绍了近红外光谱在线测量技术在聚合物加工中不制品的质量和性能。近红外光谱能够快速准确地在线测同的应用研究进展，分析了技术目前存在的一些问题，最后量出熔体中某种组分的含量，其基本原理是朗伯比尔定收稿日期：２０１４‐０５‐１１，修订日期：２０１４‐０８‐２９基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项项目（２０１２YQ２３００４３）资助作者简介：陈如黄，１９９１年生，华南理工大学硕士研究生e‐mail：menghen１３１４２００８＠yeah.net*通讯联系人e‐mail：pmrdd＠scut.edu.cn第６期光谱学与光谱分析１５１３［１３］２律，即其最优结果为R＝９９.７

7、％，RMSECV＝０.００３９。A＝bcε（１）1.2近红外光谱在线测量聚合物的熔融指数其中，A为吸光度，为摩尔ε吸光系数，b为厚度，c为浓度。熔融指数是聚合物加工中一个非常重要的指标，用来表根据试样吸光度及厚度便可计算出组分含量。示聚合物熔体的流动性，它与聚合物制品的性能密切相［１４］［１９，２０］HansenMG等开发了一套可以在线监测聚合物成型关。传统的熔指测量方法耗时耗力，往往容易失去控制加工中熔体变化的近红外光谱在线测量系统，该系统利用熔制品质量的先机。［２１］体泵将主流道中的熔体引流至测量池中，在测量池