脲醛樹脂中游離甲醛含量測(cè)定不確定度評(píng)定

譚利娟， 佘佳榮

(國(guó)家林業(yè)局林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心(長(zhǎng)沙)，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

脲醛樹脂中游離甲醛含量測(cè)定不確定度評(píng)定

譚利娟， 佘佳榮

(國(guó)家林業(yè)局林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心(長(zhǎng)沙)，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

本文依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14074 — 2006，用滴定法測(cè)量脲醛樹脂中游離甲醛含量，詳細(xì)分析了測(cè)量過(guò)程中的各個(gè)影響因素，對(duì)檢測(cè)結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評(píng)定，在測(cè)量過(guò)程中，重復(fù)性對(duì)不確定度貢獻(xiàn)比較大。

游離甲醛； 不確定度； 滴定法；脲醛樹脂

分析測(cè)量的目的是為了確定被測(cè)量對(duì)象的量值。測(cè)量結(jié)果的品質(zhì)是量度測(cè)量結(jié)果的可信度的最重要的依據(jù)。測(cè)量不確定度就是對(duì)測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的定量表征，測(cè)量結(jié)果的可用性很大程度上取決于其不確定度的大小。所以，測(cè)量結(jié)果表述必須同時(shí)包含賦予被測(cè)量的值及該值相關(guān)的測(cè)量不確定度[1]。甲醛污染已威脅到人類的身體健康，成為室內(nèi)環(huán)境污染的嚴(yán)重問(wèn)題，因此對(duì)脲醛樹脂中游離甲醛含量測(cè)定不確定度評(píng)定進(jìn)行研究，具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

1 測(cè)量及不確定度評(píng)定對(duì)象

本不確定度評(píng)定的對(duì)象為脲醛樹脂中游離甲醛含量測(cè)定。

2 測(cè)定方法描述

2.1原理與方法

2.1.1 原理 脲醛樹脂中游離甲醛、半縮醛與過(guò)量的亞硫酸鈉在0℃反應(yīng)，生成羥甲烷基磺酸鹽。用碘溶液滴定過(guò)量的亞硫酸鈉溶液使得羥基甲烷基磺酸鹽分解，再用碘溶液滴定分解得到亞硫酸鈉。

2.1.2 方法 測(cè)量方法參照GB/T14074 — 2006《木材膠粘劑及其樹脂檢驗(yàn)方法》[2]中3.16.2“脲醛、尿素 — 三聚氰胺甲醛樹脂游離醛含量測(cè)定”。根據(jù)JJF1059 — 1999《測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)與表示》[3]，JJG196 — 2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》[4]，《化學(xué)分析測(cè)量不確定度評(píng)定指南》對(duì)脲醛樹脂中游離甲醛含量測(cè)定不確定度進(jìn)行評(píng)定。

2.2主要儀器與設(shè)備

梅特勒 — 托利多電子天平AL 204，磁力攪拌機(jī)、滴定管(50mL)、恒溫水浴鍋、移液管等。

2.3測(cè)量過(guò)程

稱取水溶性脲醛樹脂試樣1.0g(精確到0.0001g)置于600mL燒杯中,將試樣迅速溶解于由10g冰末、25mL硼酸組成的150mL混合液中，將燒杯放入冰水混合物中，用磁力攪拌機(jī)快速攪拌試樣溶液，并在攪拌過(guò)程中用滴定管加入2mL 1mol·L-1亞硫酸鈉溶液，攪拌15min后，加入10mL 1mol·L-1乙酸和1%淀粉溶液3至4滴。

在繼續(xù)攪拌過(guò)程中，用0.1mol·L-1碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紫灰色出現(xiàn)并穩(wěn)定10s；加入30mL碳酸鈉溶液(100g·L-1)，用0.1mol·L-1碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定反應(yīng)釋放出亞硫酸鈉，直至出現(xiàn)紫藍(lán)色，并穩(wěn)定1min以上，記錄滴定釋放出亞硫酸鈉所需0.1mol·L-1碘溶液的體積(V)。

2.4測(cè)定計(jì)算公式

(1)

3 不確定度來(lái)源分析及量化

3.1不確定度來(lái)源分析

從測(cè)量過(guò)程和測(cè)定計(jì)算公式分析對(duì)脲醛樹脂中游離甲醛含量的測(cè)定結(jié)果有影響的各種不確定度分量來(lái)源。如圖1所示。

圖1 不確定度來(lái)源分析圖

3.2不確定度的量化

3.2.1 測(cè)量重復(fù)性引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(rep) 測(cè)量一批脲醛樹脂6份，按照同樣檢測(cè)程序進(jìn)行平行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果列于表1。

表1 脲醛樹脂中游離甲醛含量檢測(cè)結(jié)果樣品編號(hào)123456單測(cè)值wi%0.1680.1610.1700.1650.1660.162平均值w%0.165單次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差s(%)0.003相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差0.018

測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度由6次檢測(cè)結(jié)果平均值的標(biāo)準(zhǔn)差表示：

(2)

(3)

3.2.2 樣品質(zhì)量M引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(M)

① 樣品質(zhì)量采用浮力修正法，由浮力修正的變動(dòng)性引入的稱量不確定度很小，可以忽略不計(jì)。

② 樣品質(zhì)量M的不確定度由天平稱量最大允差引起，天平計(jì)量檢定證書標(biāo)明其稱量最大允差為0.1mg，即樣品質(zhì)量的不確定度為：

(4)

該標(biāo)準(zhǔn)不確定度需計(jì)算2次，一次為皮重，一次為總重，通過(guò)計(jì)算得到稱取1.0g樣品引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(5)

(6)

3.2.3 碘標(biāo)準(zhǔn)溶液C1當(dāng)量濃度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(C) 碘標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為(0.09840±0.00025)mol·L-1,k=2。其引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

(7)

(8)

3.2.4 量器體積V引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(V)

(1) 校準(zhǔn)對(duì)體積的影響u1(V)

合格的A級(jí)50mL滴定管，最大允許誤差為±0.050mL，假設(shè)為矩形分布，則

(9)

(2) 溫度對(duì)體積影響u2(V)

實(shí)驗(yàn)室控溫在(20±3)℃，水的體積膨脹系數(shù)為2.1×10-4℃-1因此產(chǎn)生的體積變化為:±(V×3×2.1×10-4)=±0.00063VmL,假設(shè)溫度變化為矩形分布，則

(10)

將上述不確定度分量合成urep(V)

(11)

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算

脲醛樹脂中甲醛含量測(cè)量的數(shù)值與不確定度分量見表2。

將表2中各不確定度分量合成

表2 脲醛樹脂中甲醛含量檢驗(yàn)的數(shù)值與不確定度分量表符號(hào)說(shuō)明數(shù)值x標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(x)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(x)/xrep重復(fù)性1.00.0730.073V量體體積50mL 0.0340.0068M脲醛樹脂質(zhì)量1.0001g0.0000820.000082C碘標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度0.09840mol·L-10.000125mol·L-10.00127

(12)

脲醛樹脂中游離甲醛測(cè)定的平均值為0.165%，則

uc(w)=wucrel(w)=0.165%×0.073=0.01%

(13)

5 包含因子及擴(kuò)展不確定度的計(jì)算

設(shè)包含因子k=2

U=kuc(w)=2×0.01%=0.02%

(14)

6 測(cè)量結(jié)果及不確定度表述

脲醛樹脂中游離甲醛含量為：

(0.165±0.02)%，k=2

(15)

7 結(jié)論

本文評(píng)定了脲醛樹脂中游離甲醛含量檢測(cè)結(jié)果的不確定度，從評(píng)定結(jié)果可以看出，在測(cè)量過(guò)程中，樣品質(zhì)量M、碘標(biāo)準(zhǔn)溶液C1當(dāng)量濃度對(duì)不確定度的貢獻(xiàn)比較小，量器體積、重復(fù)性對(duì)不確定度貢獻(xiàn)比較大，因此，在測(cè)定中，操作人員必須嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室操作規(guī)范。

引起測(cè)量不確定度的因素還有很多，如被測(cè)量的定義不完整、被測(cè)定的定義值實(shí)現(xiàn)不理想，被測(cè)量樣本不能完全代表定義的被測(cè)量等，本文在對(duì)脲醛樹脂中游離甲醛含量不確定評(píng)價(jià)過(guò)程中，未考慮人員對(duì)模擬式儀器讀數(shù)的偏差以及測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的給定值或標(biāo)定值不準(zhǔn)確，測(cè)量方法和測(cè)量程序的不完善，因此本文的研究可為下一步研究提供理論依據(jù)。

[1] 倪曉麗.化學(xué)分析測(cè)量不確定度評(píng)定指南[M].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2008.

[2] GB/T 14074 — 2006,木材膠粘劑及其樹脂試驗(yàn)方法[S].

[3] JJF 1059 — 1999,測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)與表示[S].

[4] JJG 196 — 2006,常用玻璃量器檢定規(guī)程[S].

(責(zé)任編輯：唐效蓉)

(英文編譯：張 珉)

Evaluationofuncertaintyinmeasurementoffreeformaldehydecontentinurea-formaldehyde

TAN Lijuan, SHE Jiarong

(The Center of State Forestry Administration for Forest Products Quality Inspection and Testing, Changsha.410004, China)

According to national standards GB/T14074-2006, the free formaldehyde content in urea-formaldehyde resin was measured by titrimetry and the various factors affecting measurement were analyzed. The uncertainty of measurement results was also evaluated. It was found that repeatability contributed to the uncertainty relatively larger in the measurement process.

free; formaldehyde; uncertainty; titrimetry; urea-formaldehyde resin

2009 — 12 — 11

2009 — 12 — 22

譚利娟(1962 — )，湖南省長(zhǎng)沙人，女,工程師，主要從事林產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)工作。

TQ 433.4+31

A

1003 — 5710(2010)01 — 0027 — 03