醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法
【专利摘要】本发明属于纤维素酯的分析【技术领域】，具体涉及醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法。本发明要解决的技术问题是现有的分析方法周期长，分析步骤烦多，分析效率低。本发明解决上述技术问题的方案是提供一种醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法，包括以下步骤：a、将不低于20个的CAB样品粉碎至60～200目；b、通过近红外光谱图与参比值的对应关系，建立近红外光谱测试模型；c、将需检测的样品粉碎至60～200目，再进行光谱扫描，根据步骤b的近红外光谱测试模型得到取代基含量的预测值。本发明提供的醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法，缩短了分析周期、提高了分析效率，并可及时有效地指导生产和科研。
【专利说明】醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纤维素酯的分析【技术领域】，具体涉及醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法。
技术背景
[0002]CAB(醋酸丁酸纤维素)是一种纤维素混合酯的精细化工产品，主要应用在涂料领域。CAB产品取代基含量的分析采用ASTM标准D817-96的方法进行，该方法是将样品皂化3天后再进行两次蒸馏，最后使用化学滴定，得到乙酰基和丁酰基含量，整个分析需4天才能完成，分析周期长，操作繁琐，分析步骤复杂，无法及时对产品的质量进行监控，因此，急需建立快速分析方法。
[0003]20世纪50年代以来，随着计算机技术和化学计量学的发展，特别是计算机计算的多变量校正技术解决了近红外方法的定量技术以后，近红外光谱分析技术进入了实用化的阶段。近十几年，近红外光谱分析技术成为发展最快、最引人注目的分析技术，被誉为分析化学领域的巨人。它的出现使分析技术产生了革命般的变化:它操作简便，分析迅速，实时反映被测对象状态；不破坏样品，不需对样品作任何预处理直接进行测定，适合现场和在线检测；不消耗化学试剂，不会对环境造成污染；近红外光子能量低，不会对实验者造成伤害。近红外光谱分析技术属于绿色分析技术，已在农业、烟草、食品、石油化工等行业中得到了较为广泛的应用，产生了显著经济效益和社会效益。
[0004]在纤维素行业，近红外光谱技术的应用也在逐步展开。南通醋酸纤维有限公司进行了测定桉木(桉树木制得的木浆柏)中纤维素含量和醋酸纤维滤棒中的三醋酸甘油酯的研究；刘文波提出通过在线检测浆料铜铵溶液的分散粘度来预测纤维素的粘度。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是现有的分析方法周期长，分析步骤烦多，分析效率低。
[0006]本发明解决上述技术问题的方案是提供一种醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法，用以缩短分析周期、减少分析步骤、提高分析效率，并可及时有效地指导生产和科研。
[0007]上述醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法，包括以下步骤:
[0008]a、将不低于20个的CAB样品粉碎至60?200目；
[0009]b、用近红外光谱仪对上述粉碎的CAB样品进行分析，并收集近红外光谱图，同时将上述粉碎的CAB样品采用ASTM标准D817-96方法进行分析，得到乙酰基和丁酰基含量的参比值，通过近红外光谱图与参比值的对应关系，建立近红外光谱测试模型；
[0010]C、将需检测的样品粉碎至60?200目，再进行光谱扫描，根据步骤b的近红外光谱测试模型得到取代基含量的预测值。
[0011]上述醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法中，步骤b所述近红外光谱仪的描范围为12000?4000cm-1，光谱分辨率为8cm—1，每张光谱累加扫描32次?128次。
[0012]上述醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法的步骤b中，每个样品平行测试5次，取其平均光谱作为该样品的光谱。
[0013]本发明将醋酸丁酸纤维素样品取代基含量的分析方法从传统滴定法改进为高效快捷的仪器分析，分析周期从3.5天(ASTM标准D817-96方法)缩短至5min以内，分析相对误差可控制在10%以内，大大提高分析测试效率。同时，整个分析不破坏样品本身特性，不使用其他分析试剂，分析样品可回收利用，不会产生二次污染及对人体不愉快的气体，是一种绿色环保的分析方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1本发明提供的乙酰基含量近红外光谱测试模型，偏移量为0.334，斜率为0.981，相关系数为0.9977，R2 = 99.52，RMSECV(交叉检验样品中的标准分析误差)=0.563，偏移为-0.0189。其中，R2为相关系数的平方，R2越接近1，其线性关系越好，实验表明本发明提供的标准曲线的线性关系较好。
[0015]图2本发明提供的丁酰基含量近红外光谱测试模型，偏移量为0.406，斜率为
0.987，相关系数为 0.9987，R2 = 99.73，RMSECV = 0.563，偏移为 0.0107。
【具体实施方式】
[0016]醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法，包括以下步骤:
[0017]a、将不低于20个的CAB样品粉碎至60?200目；
[0018]b、用近红外光谱仪对上述粉碎的CAB样品进行分析，并收集近红外光谱图，同时将上述粉碎的CAB样品采用ASTM标准D817-96方法进行分析，得到乙酰基和丁酰基含量的参比值，通过近红外光谱图与参比值的对应关系，建立近红外光谱测试模型；
[0019]C、将需检测的样品粉碎至60?200目，再进行光谱扫描，根据步骤b的近红外光谱测试模型得到取代基含量的预测值。
[0020]上述醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法中，步骤b所述近红外光谱仪的描范围为12000?4000cm-1，光谱分辨率为8cm—1，每张光谱累加扫描32次?128次。
[0021]上述醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法的步骤b中，每个样品平行测试5次，取其平均光谱作为该样品的光谱。
[0022]从样品外观形态看，粒度不一，而近红外分析采用漫反射分析检测器所检测到的信号是分析光与样品间经过多次反射、折射、衍射及吸收后返回样品表面的光，所以样品的粒度对分析结果影响很大，样品粒度过大或过小均会引起分析误差偏大。
[0023]实施例1建立近红外光谱测试模型
[0024]将30个粉碎至60目的CAB样品分别混匀后置于样品杯中，旋转状态下采用漫反射测定系统扫描样品得到样品的光谱图并收集。同时将这30个样品分别用ASTM标准D817-96方法分析，得到这30个样品的乙酰基和丁酰基含量的参比值。
[0025]将光谱图信息与样品参比值相关联，采用偏最小二乘法，建立近红外光谱测试模型并优化。本发明采用的近红外光谱仪为德国布鲁克公司MPA型，数据计量工作站为OPUS。
[0026]采用6个验证样品及6个样品的参比值，对所建立的模型进行验证，如验证样品分析结果与参比值的相对误差小于10%以内并且t对子检验，t < t (0.05) ；F检验F< F (0.05, 6)，则此模型准确度及精密度都能满足分析要求。
[0027]实施例2样品测试
[0028]将100gCAB381样品倒入粉碎机中，粉碎Imin后倒出，取1g装进测试杯，轻压，放到近红外光谱漫反射测试槽进行扫描。扫描周期lmin。加入建立的近红外分析模型，进行样品取代基含量的预测。
[0029]本实施例测试的CAB样品乙酰基含量预测值为12.6%，丁酰基含量预测值为
37.9%。
[0030]实施例3样品测试
[0031]将100gCAB171样品倒入粉碎机中，粉碎Imin后倒出，取1g装进测试杯，轻压，放到近红外光谱漫反射测试槽进行扫描。扫描周期1.5min。加入建立的近红外分析模型，进行样品取代基含量的预测。
[0032]本实施例测试的CAB样品乙酰基含量预测值为30.1 %，丁酰基含量预测值为15.8%。
[0033]实施例4样品测试
[0034]将100gCAB551样品倒入粉碎机中，粉碎Imin后倒出，取1g装进测试杯，轻压，放到近红外光谱漫反射测试槽进行扫描。扫描周期0.8min。加入建立的近红外分析模型，进行样品取代基含量的预测。
[0035]本实施例测试的CAB样品乙酰基含量预测值为2.4%，丁酰基含量预测值为50.2%。
[0036]实施例5样品测试
[0037]将100gCAB551样品倒入粉碎机中，粉碎Imin后倒出，取1g装进测试杯，轻压，放到近红外光谱漫反射测试槽进行扫描。扫描周期lmin。加入建立的近红外分析模型，进行样品取代基含量的预测。
[0038]本实施例测试的CAB样品乙酰基含量预测值为3.1 %，丁酰基含量预测值为49.6%。
[0039]实施例6样品测试
[0040]将100gCAB151样品倒入粉碎机中，粉碎Imin后倒出，取1g装进测试杯，轻压，放到近红外光谱漫反射测试槽进行扫描。扫描周期1.5min。加入建立的近红外分析模型，进行样品取代基含量的预测。
[0041]本实施例测试的CAB样品乙酰基含量预测值为10.6%，丁酰基含量预测值为32.1%。
[0042]实施例7样品测试
[0043]将100gCAB381样品倒入粉碎机中，粉碎Imin后倒出，取1g装进测试杯，轻压，放到近红外光谱漫反射测试槽进行扫描。扫描周期lmin。加入建立的近红外分析模型，进行样品取代基含量的预测。
[0044]本实施例测试的CAB样品乙酰基含量预测值为11.3%，丁酰基含量预测值为
38.4%。
[0045]实施例8准确度实验
[0046]本发明实施例2?7测试的预测值与ASTM标准D817-96方法的相对误差见表I所示:
[0047]表1准确度实验结果
[0048]
【权利要求】
1.醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法，包括以下步骤: a、将不低于20个的CAB样品粉碎至60?200目； b、用近红外光谱仪对上述粉碎的CAB样品进行分析，并收集近红外光谱图，同时将上述粉碎的CAB样品采用ASTM标准D817-96方法进行分析，得到乙酰基和丁酰基含量的参比值，通过近红外光谱图与参比值的对应关系，建立近红外光谱测试模型； C、将需检测的样品粉碎至60?200目，再进行光谱扫描，根据步骤b的近红外光谱测试模型得到取代基含量的预测值。
2.根据权利要求1所述醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法，其特征在于:步骤b所述近红外光谱仪的描范围为12000?^OOcnT1，光谱分辨率为8CHT1，每张光谱累加扫描32次?128次。
3.根据权利要求1所述醋酸丁酸纤维素取代基含量的检测方法，其特征在于:步骤b中，每个样品平行测试5次，取其平均光谱作为该样品的光谱。
【文档编号】G01N21/3563GK104198430SQ201410498763
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】张尧, 李洪波, 彭欢, 赵大箐, 夏晓玉, 邓春艳, 骆霞 申请人:四川北方硝化棉股份有限公司