紅外光譜測定2，6-二叔丁基對甲酚檢測限的研究

喬琦，劉燕，王儲，張向英

(中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300)

0 引言

潤滑油由基礎(chǔ)油和添加劑組成，添加劑能改善潤滑油的各種性能及其應(yīng)對各種苛刻工況下工作要求的能力，其中抗氧劑是一種最常用的潤滑油添加劑，它的作用是改善潤滑油的氧化穩(wěn)定性，防止過快的生成漆膜、油泥，保證油品的質(zhì)量，從而延長設(shè)備的使用壽命。目前工業(yè)油中普遍使用的抗氧劑是T501，由于設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生高溫，在空氣等氧化物存在下會氧化反應(yīng)，油品中起到氧化抑制作用的抗氧劑會分解、消耗，導(dǎo)致含量變低直至完全消耗，導(dǎo)致油品產(chǎn)生酸性油泥等氧化產(chǎn)物腐蝕設(shè)備，造成設(shè)備損壞。為了便于監(jiān)測油品中抗氧劑含量、確保油品質(zhì)量，有必要建立一種簡潔、快速、準(zhǔn)確地測定抗氧劑含量的測定方法，從而防止因油品氧化而引起設(shè)備故障[1]。

傅立葉變換紅外光譜是油品檢測中行之有效的一種方法。它具有掃描速度快、分辨率高、靈敏度高、測量范圍寬等特點(diǎn)。但是得到一張紅外光譜圖的過程中影響因素較多，如高頻隨機(jī)噪音、基線漂移、組分之間的干擾等，另外，光程的變化也會對光譜產(chǎn)生影響[2]，這些問題對油品準(zhǔn)確檢測帶來挑戰(zhàn)。

本文采用在基礎(chǔ)油中加入定量的抗氧劑，配制不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的標(biāo)準(zhǔn)樣品，在不同的池程下建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，用于測定潤滑油中抗氧劑的含量，并確定不同池程長下抗氧劑T501的檢測限下限，為油品檢測提供了準(zhǔn)確的信息，從而判斷油品質(zhì)量。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)儀器與試劑

傅立葉變換紅外光譜儀，Thermo Scientific Nicolet Is 5 型； 可拆卸的液體池，程長1 mm、3 mm，KBr窗片，墊片；使用OMINC Specta軟件。

梅特勒電子天平，精度為mg。

2,6-二叔丁基對甲酚(T501)(分析純)。

基礎(chǔ)油：環(huán)烷基變壓器油。

1.2 試驗(yàn)方法

本文采用氧化安定性和溶解性良好的環(huán)烷基變壓器油作為基礎(chǔ)油，在基礎(chǔ)油中溶解定量的T501，制備了質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.025%～0.5%的十一種不同含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品，其中三個(gè)用于標(biāo)準(zhǔn)曲線的準(zhǔn)確度分析。用T501標(biāo)準(zhǔn)溶液在紅外光譜下選用光程長為1 mm、3 mm三種光程長掃描3650 cm-1(A3650)的吸收值與T501的百分比濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，確定不同光程長下T501的檢測限下限，進(jìn)一步確定傅立葉變換紅外光譜儀測定抗氧劑T501檢測限。

1.3 光譜采集

Thermo Scientific Nicolet Is 5 型紅外光譜儀采用OMINC Specta 軟件，光譜采集范圍4000～400 cm-1。在紅外光譜儀預(yù)熱0.5 h后，將不加試樣的液體池放入樣品池中，光譜掃描范圍4000～400 cm-1，掃描16次后采集背景譜圖，設(shè)為空白參比。用注射器吸取樣品充滿液體池，用溶劑洗凈液體池外多余的試樣后吹凈，將裝滿試樣的液體池置入樣品池中，采集試樣在OMINC Specta 軟件掃描16次后各個(gè)樣品的吸光度，依次建立各個(gè)光程長的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 2,6-二叔丁基對甲酚分析峰的選擇

T501為一種受阻酚類抗氧劑，被廣泛應(yīng)用于車用潤滑油、工業(yè)潤滑油和潤滑脂中[3]。T501的OH分析峰如圖1所示，可以看出在3650 cm-1處的譜帶對濃度的變化最為敏感，所以選擇3650 cm-1處的OH基團(tuán)的伸縮振動為T501定量分析的譜帶[4]。

圖1 T501特征吸收峰

2.2 1 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立以及驗(yàn)證

2.2.1 光程長1 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

將配置的標(biāo)準(zhǔn)樣品依次注滿光程長為1 mm的液體池，采集各個(gè)濃度試樣的特征吸收峰，見圖1。依次測定各個(gè)濃度試樣的特征峰面積，得到峰面積與質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的線性關(guān)系，圖2中以樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，對應(yīng)吸光度為縱坐標(biāo)，可以得到線性方程：y=1.0144x+0.0005，相關(guān)性R2=0.9997，說明1 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線具有較好的線性相關(guān)性，可以滿足實(shí)際檢測工作的需要。

圖2 1 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線的一元性線性關(guān)系

2.2.2 準(zhǔn)確度驗(yàn)證

為了驗(yàn)證1 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線的準(zhǔn)確性并確定其最低檢測限，分別配置不同含量的T501，經(jīng)過傅立葉紅外光譜分析后，通過內(nèi)部軟件計(jì)算油樣中抗氧劑的含量，并確定1 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線下的T501最低檢測限。見表1。

表1 1 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線的準(zhǔn)確度驗(yàn)證 %

由表1中數(shù)據(jù)可以得出， T501實(shí)際含量在0.05%時(shí)，測量值分別為0.048%和0.053%，兩次測量值之差為0.005%，超過標(biāo)準(zhǔn)SH/T 0802-2007中要求的0.002%～0.004%，相對誤差達(dá)到了4%和6%，故確定1 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線下T501的最低檢測限為0.05%。

2.3 3 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立以及驗(yàn)證

2.3.1 光程長3 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

將配置的標(biāo)準(zhǔn)樣品依次注滿光程長為3 mm的液體池，采集各個(gè)濃度試樣的特征吸收峰，見圖3。依次測定各個(gè)濃度試樣的特征峰面積，得到峰面積與質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的線性關(guān)系，以樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，對應(yīng)吸光度為縱坐標(biāo)，可以得到線性方程：y=3.1034x-0.0315，相關(guān)性R2=0.9984，說明3 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線具有較好的線性相關(guān)性，可以滿足實(shí)際檢測工作的需要。見圖4。

圖3 不同濃度T501特征吸收峰

圖4 3 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線的一元性線性關(guān)系

2.3.2 準(zhǔn)確度驗(yàn)證

為了驗(yàn)證3 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線的準(zhǔn)確性并確定其最

低檢測限，分別配置不同含量的T501，經(jīng)過傅立葉紅外光譜分析后，通過內(nèi)部軟件計(jì)算油樣中抗氧劑的含量，并確定3 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線下的T501最低檢測限。見表2。

表2 3 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線的準(zhǔn)確度驗(yàn)證 %

由表2中數(shù)據(jù)可以得出， T501實(shí)際含量在0.01%時(shí)，測量值分別為0.008%和0.013%，兩次測量值之差為0.005%，超過標(biāo)準(zhǔn)SH/T 0802-2007中要求的0.002%～0.004%，相對誤差達(dá)到了20%和30%，故確定3 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線下T501的最低檢測限為0.01%。

3 應(yīng)用舉例

隨機(jī)抽取5個(gè)變壓器油、冷凍機(jī)油樣品，測定油品中抗氧劑含量并對兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)曲線的準(zhǔn)確度進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證，以確保其在實(shí)際使用中的準(zhǔn)確性，抽查結(jié)果見表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線準(zhǔn)確性的驗(yàn)證 %

從表3可以得出， 1 mm與3 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線都能夠很好地滿足實(shí)際應(yīng)用中的要求，為潤滑油的科研與生產(chǎn)提供了可靠依據(jù)。

4 結(jié)論

(1)分別建立T501在1 mm、3 mm的標(biāo)準(zhǔn)曲線并建立回歸方程，1 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為y=1.0144x+0.0005，相關(guān)性R2=0.9997，3 mm標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為y=3.1034x-0.0315，相關(guān)性R2=0.9984。

(2)確定1 mm和3 mm的標(biāo)準(zhǔn)曲線的最低檢測限，分別為0.05%和0.01%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

(3)將兩種標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)與研究的工作中，可快速、準(zhǔn)確地定量分析潤滑油中抗氧劑T501的含量。