高粘聚酯切片特性粘數(shù)測試方法的優(yōu)化

韓春艷，陳錦國

(1.中國石化儀征化纖股份有限公司研究院，江蘇儀征 211900; 2.中國石化儀征化纖股份有限公司瓶片生產中心，江蘇儀征 211900）

分析測試

高粘聚酯切片特性粘數(shù)測試方法的優(yōu)化

韓春艷1，陳錦國2

(1.中國石化儀征化纖股份有限公司研究院，江蘇儀征 211900; 2.中國石化儀征化纖股份有限公司瓶片生產中心，江蘇儀征 211900）

針對高粘PET樣品的特性，通過試驗對比，對聚酯特性粘數(shù)分析測試方法中規(guī)定的樣品粉碎時間及稱樣量進行了優(yōu)化，得到了適用于高粘PET樣品特性粘數(shù)測試的最佳測試條件。

高粘PET特性粘數(shù)統(tǒng)計假設檢驗方差檢驗

PET新產品的層出不窮，使得在對產品進行某些質量性能檢驗的過程中，出現(xiàn)了原有的分析方法不能正常地進行檢測的問題。為此，需要探索研究新的分析方法或對原來的分析方法進行改進、優(yōu)化。

在按照瓶級PET切片國家標準方法對高粘PET的特性粘數(shù)［1］進行分析測試的過程中，發(fā)現(xiàn)樣品溶解時間較長，而且溶到最后時，溶液中有高結晶絮狀物不能溶解。粘度測試結果表明平行樣之間的差值較大，有時超出控制的允差范圍，并且同一批樣品測試數(shù)據(jù)的離散性大，標準偏差高，從而影響了分析結果的準確度。筆者針對影響高粘PET特性粘數(shù)高的特點，通過對影響測試結果的各個步驟、環(huán)節(jié)進行分析，找出了影響特性粘數(shù)測試的關鍵因素，并通過對幾種試驗方案的測試結果的比較，得到了高粘PET產品特性粘數(shù)的最佳測試條件。

1 儀器與試劑

1.1 儀器

自動粘度計，LAUDA S/6;

液氮生物容器，YDS.6;

植物粉碎機，M20;

分析天平，METYLER AE.260;

磁力攪拌器，IKAMAG。

1.2 試劑

苯酚，分析純;

四氯乙烷，分析純;

氯仿，分析純。

2 特性粘數(shù)測試方法

2.1 樣品處理

將約50 g的樣品置于液氮中冷卻約10 min，取出樣品后立即用粉碎機粉碎，粉碎時間不超過30 s，然后用篩網進行篩分，取用顆粒度在一定直徑范圍的樣品作為測定特性粘數(shù)的試樣。

2.2 樣品溶解

稱取一定質量的樣品加入到25 mL由苯酚和四氯乙烷按3∶2的質量比配制好的溶液中，置于磁力攪拌器上加熱，使樣品溶解。

2.3 樣品測試

在(25±0.02）℃的溫度下，分別測定溶劑和樣品溶液的流出時間，根據(jù)流出時間和已知的溶液濃度計算試樣的特性粘數(shù)。

3 高粘PET產品特性粘數(shù)測試方法的優(yōu)化

3.1 影響測試結果的原因分析

經過對粘度測試流程中的各個步驟、環(huán)節(jié)進行分析，發(fā)現(xiàn)高粘PET產品分子質量大，特性粘數(shù)高，樣品相對較難粉碎和難溶解。按常規(guī)的樣品處理方法，切片樣品粉碎不均勻，而且按特性粘數(shù)的定義，測定溶液需是稀溶液。高粘PET相對其它品種，特性粘數(shù)高出很多，如果使用常規(guī)品種測試方法中的稱樣量，就顯得溶液濃度太高，加上其結晶度非常高(接近60%），因而造成溶液中有高結晶絮狀物難以溶解的現(xiàn)象，最終對數(shù)據(jù)造成影響。而影響粉碎和溶解過程的主要原因為:a）樣品粉碎時間;b）樣品稱樣量。針對這兩個問題需要分別制定試驗方案，進行測試結果比較，從中選出最佳方案。

3.2 測定條件的選擇

3.2.1 樣品粉碎時間

由于高粘PET屬于固相增粘產品，在增粘過程中有產品同一粒切片表面的特性粘數(shù)高于切片內部的特性粘數(shù)的現(xiàn)象，當樣品粉碎時間過短時，經過篩分得到的是切片表面的粉碎顆粒，會使測試結果偏高;而當樣品粉碎時間過長時，粉碎機刀片發(fā)熱可能會導致樣品降解，使測試結果偏低［2］。

在解決常規(guī)方法中規(guī)定的粉碎時間不適合高粘PET樣品這一問題時，筆者選擇了粉碎時間范圍分別為20～30，30～40，40～50 s的3種試驗方案，對這3種時間范圍內粉碎的樣品進行特性粘數(shù)測試，結果見圖1所示。

圖1 不同粉碎時間處理的樣品粘度測試結果折線圖

從以上3組試驗數(shù)據(jù)中可以直觀地看出，樣品的粉碎時間對粘度測試結果影響較大。粉碎時間在20～30，40～50 s時，測試結果離散性較大，標準偏差也較大，不能滿足特性粘數(shù)測試要求;粉碎時間在30～40 s之間，試樣測試數(shù)據(jù)比較均勻，測試結果離散性較小。而且從圖中還可明顯地看到，3種方案下特性粘數(shù)測試結果平均值也存在明顯差異，粉碎時間越長，特性粘數(shù)測試結果越低。這一現(xiàn)象也較好地驗證了上面的分析，反映了高粘PET切片的特性粘數(shù)特性。

通過以上對比測試，筆者認為在進行高粘PET樣品特性粘數(shù)測試時，合適的樣品的粉碎時間為30～40 s。

3.2.2 樣品稱樣量的選擇

在進行高粘PET樣品特性粘數(shù)測試過程中，按常規(guī)取樣量進行測試時存在樣品溶解時間長、且有的樣品不能完全溶解的現(xiàn)象，這些都會使測試結果產生很大的誤差。因此合適的稱樣量也是保證測試結果準確的關鍵。在解決樣品稱樣量不合適這一問題時，通過查閱資料，并對比意大利Cobar200標準中規(guī)定特性粘數(shù)測試稱樣量，選擇了70～90，90～110和120～130 mg的3種范圍的稱樣量對高粘PET樣品進行試驗對比，測試結果見表1所示。

表1 不同稱樣量下樣品粘度測試結果

從上述試驗結果可看出，對特性粘數(shù)較高的高粘PET樣品來說，稱樣量對其特性粘數(shù)測試結果影響較大，稱樣量在70～90 mg范圍內時，特性粘數(shù)測試的結果平行樣差值最小，其標準偏差最小;而選擇90～110 mg范圍的稱樣量時及國標方法中規(guī)定的120～130 mg范圍的稱樣量進行測試，測試結果平行樣測試結果差值較大，其標準偏差也較大，均達不到特性粘數(shù)測試要求。在試驗過程中還發(fā)現(xiàn)，稱樣量高時，在規(guī)定的時間內樣品不能完全溶解，使得溶解時間加長，導致在溶樣過程中樣品降解，使測試結果偏低，不能較好地反映出高粘PET樣品的實際特性粘數(shù)。因此，經過試驗，筆者選擇樣品稱樣量范圍為70～90 mg。

4 驗證試驗

為了驗證選擇的樣品粉碎時間及稱樣量的可行性，筆者采用改進后的分析方法對高粘PET樣品進行了測試，并將測試結果與按瓶片國標方法進行測試的標準樣品進行了比較，結果見表2、3所示。

表2 方法改進后高粘PET樣品粘度測試值

表3 國標方法測試瓶片標樣的特性粘數(shù)值

表2的測試結果表明，按改進后的方法對高粘的高粘PET樣品進行特性粘數(shù)測試，測試結果的平行樣差值最大為0.009，達到了聚酯特性粘數(shù)測試的檢驗質量管理要求。

4.1 進行兩種試驗方案下的測試結果總體方差相等性檢驗［3］

表2高粘PET樣品粘度測試結果中，最大值為0.996 dL/g，最小值為0.984 dL/g，極差R1=0.012;表3瓶片標樣粘度測試結果最大值為0.872 dL/g，最小值為0.862 dL/g，極差R2=0.010。

查方差相等性檢驗臨界值表，k=2，n=10，在α =5%下，得Rω，α=2.11

由于Rω=1.2＜Rω，α=2.11，因此在α=5%顯著水平下，可以認為兩種試驗方法下的總體方差是相等的，滿足方差分析的使用條件。

4.2 檢驗兩組試驗結果的方差

a）作統(tǒng)計假設F0:σ12=σ22;

b）選取α=0.05;

c）計算統(tǒng)計量F:

查F檢驗臨界值表，F(xiàn)α(n1－1，n2－1）=F0.05(9，9）= 3.18

d）作統(tǒng)計結論:F=1.47＜F0.05(9，9）=3.18

在α=0.05的顯著性水平下，兩組測試數(shù)據(jù)的方差無明顯差異。

經過方差檢驗，可以認為，用改進后的特性粘數(shù)測試方法進行高粘PET特性粘數(shù)測試，測試結果的精密度達到了國標規(guī)定的特性粘數(shù)測試方法要求。

5 結語

經過對影響特性粘數(shù)測試結果準確度的兩個關鍵因素——粉碎時間和稱樣量進行不同方案下的試驗對比，結果表明:進行高粘PET切片樣品特性粘數(shù)測試時，將對樣品的粉碎時間控制在30～40 s，稱樣量控制在70～90 mg范圍內，測試結果能較好地反映出高粘PET樣品的實際特性粘數(shù)，測試結果的精密度能滿足聚酯特性粘數(shù)測試方法的要求。

［1］GB 17931-2003，瓶用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET）樹脂［S］.

［2］陳錦國，李然.PET聚酯切片特性粘數(shù)測試的影響因素探討［J］.合成技術及應用，2008，23(1）:57～60.

［3］潘維棟.數(shù)理統(tǒng)計方法［M］.上海:上海教育出版社，1984.

Optimize of the test method of intrinsic viscosity of PET chips using for PET Strap

Han Chunyan1，Cheng Jinguo2
(1.Research Institute of Yizheng Chemical Fiber Co.，Ltd.，SINOPEC，Yizheng Jiangsu 211900，China; 2.Bottle grade chip product center of Yizheng Chemical Fiber Co.，Ltd.，SINOPEC，Yizheng Jiangsu 211900，China）

In this paper，the sample's smash time and quantity were optimized in the the method of PET intrinsic viscosity，the best test conditions of the test method of intrinsic viscosity suitable for the chips using for PET Strap were obtained.

chips using for PET Strap;intrinsic viscosity;Statistical Hypothesis Testing trial project;variance test

TQ320.77

B

1006-334X(2012）01-0048-03

2012－02－02

韓春艷(1968－），江蘇泰州人，高級工程師，主要從事聚酯分析研究工作，已發(fā)表論文8篇。