三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数近红外检测方法技术

一种三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数近红外检测方法，利用近红外测试方法，通过化学计量法、分析波段选择、最佳主因子数最佳建模参数确定，将三氟化硼三乙醇胺建模样品的近红外光谱数据与其硼质量分数进行关联，建立模型，形成定量三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数的方法。根据所建立的近红外光谱数据与其硼质量分数之间的相关关系，通过一张三氟化硼三乙醇胺待测样品的近红外光谱即可快速给出待测样品的硼质量分数定量结果，能够实现高效、无损的分析目的，为三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数的测试提供了一种方便快捷的检测方法。

【技术实现步骤摘要】
三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数近红外检测方法
本专利技术涉及固体推进剂生产过程中的重要原材料，具体是一种三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数近红外检测方法。
技术介绍
键合剂，又称偶联剂，固体推进剂中，在粘合剂和固体组分之间，由于化学、物理作用，增强界面结合力的物质。键合剂既要能与固体氧化剂表面发生物理或化学的作用，又要能通过化学反应与粘合剂相结合。它是一种增强复合材料中各组分之间，特别是无机填料与有机聚合物之间亲和力的有机物。它对改善复合材料的性能，特别是力学性能起着独特的作用。键合剂的分子结构特点是：分子中既含有可与无机填料(或极性填料)发生键合作用的基团，如-Si(OR)3,-P(OR)2,-Ti(OR)3等,又含有与有机粘结剂分子发生反应的基团，如-NH2,-CH＝CH2,-CH-CH-,-SH等。因此，它分别与两种组分发生键合作用，在二者之间建立一个“分子桥”，把二者紧密地联结在一起，使整个体系成为一个整体。目前，已研制出多种类型键合剂，如醇胺及其衍生物、氮丙啶及其衍生物、多胺及其衍生物、有机硅烷类、钛酸酯类、中性聚合物键合剂等。醇胺类键合剂指分子中含有多个羟基和氨基的小分子极性化合物。三氟化硼三乙醇胺(分子式为：F3BN(CH2CH2OH)3)，是这类键合剂的典型代表，被用于HTPB(端羟基聚丁二烯)等多种推进剂。在HTPB推进剂中，三氟化硼三乙醇胺能在宽温度范围内提高力学性能，改善低温脱湿、高温变软的性能。三氟化硼三乙醇胺是固体推进剂生产过程中的重要原材料，作为键合剂其性能的好坏直接影响固体推进剂的性能，从而影响固体发动机的性能。硼质量分数是三氟化硼三乙醇胺的重要控制参数。1997年，航天工业总公司42所林道昌在《化学试剂》第19卷第1期发表了《三氟化硼三乙醇胺中硼的测定》，2014年航天科技集团公司第四研究院42所张晓飞等对该方法进行了微小改进，将氢氧化钠标准溶液浓度由0.05mol/L变为0.1mol/L，称样量由0.2～0.3g变为0.2g，增加了用水冲洗冷凝管步骤等，代替了老标准，形成了航天科技集团公司第四研究院新的标准(Q/G42A-2014)，但二者测试硼质量分数的原理完全相同。目前两人所采用的三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数测试方法均需将三氟化硼三乙醇胺先与甲醇生成硼酸三甲酯、再加热蒸馏使硼酸三甲酯与其它成分分离，并用水吸收硼酸酯将其水解为硼酸，然后加入甘露醇促使硼酸电离，最后用NaOH标准溶液滴定生成的H+。此方法缺点是：实验过程步骤繁多，耗时较长，约2.5h，测试过程慢，溶剂污染大，一定程度上影响生产进度。近红外光谱技术是一种二次测量的分析方法，即间接测量技术，需要通过将样品近红外光谱数据与样品的质量参数进行关联，建立模型。借助模型快速给出测试样品的相关质量参数。近红外光谱分析具有试样不需要预处理，不用试剂、不污染环境，分析速度快、分析效率高等特点，已经广泛应用于化工、石油、医药、农业等领域的快速检测。为进一步提高三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数测试速度，减少实验人员劳动量，降低污染，拟用近红外光谱技术实现三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数快速检测。目前，近红外光谱技术对三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数测试研究未见报道。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的工序多、耗时长、污染大的问题，本专利技术提出了一种三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数近红外检测方法。本专利技术的具体过程是：步骤1，收集三氟化硼三乙醇胺标准品。所述的三氟化硼三乙醇胺标准品为胶液状。所需三氟化硼三乙醇胺标准品的硼质量分数为2.55～3.50％。所述的三氟化硼三乙醇胺标准品为胶液状，该三氟化硼三乙醇胺标准品的硼质量分数为2.55～3.50％。所述三氟化硼三乙醇胺标准品包括建模样品和验证样品。该三氟化硼三乙醇胺标准品的数量为61个，其中建模样品为49个，验证样品为12个。步骤2，确定采集数据所需的参数。所述的参数是扫描采集三氟化硼三乙醇胺近红外光谱数据时所需的参数，包括扫描次数、光谱范围、分辨率和光通量。最终确定三氟化硼三乙醇胺近红外光谱数据的采集参数为：波数范围为全波段；扫描次数为32次；分辨率为4cm-1；衰减为D级。所述确定采集数据所需参数的具体过程是：任意取一个三氟化硼三乙醇胺标准品，对其进行多遍扫描。扫描中，第一遍扫描：扫描m次，分辨率为4cm-1，采用D级光通量衰减器。将三氟化硼三乙醇胺标准品放入石英比色皿内一同置于样品舱内进行第一遍扫描，连续扫描m次。存储得到的扫描光谱。第二遍扫描：扫描n次，分辨率为4cm-1，采用D级光通量衰减器。对经过第一遍扫描的样品进行第二遍扫描，连续扫描n次。存储得到的扫描光谱。重复所述第一遍和第二遍的扫描过程，完成其余各遍的扫描过程。在进行其余各遍扫描时，重新设定该遍的扫描次数。步骤3，采集三氟化硼三乙醇胺标准品近红外光谱数据根据步骤2确定的采集参数采集三氟化硼三乙醇胺标准品的近红外光谱数据。测试前，近红外光谱仪开机预热一小时。将步骤1中确定的每个三氟化硼三乙醇胺标准品都均分为两份并逐个进行近红外光谱扫描。任取一个三氟化硼三乙醇胺标准品，均分为两份。将两份三氟化硼三乙醇胺标准品分别装入两个5mm石英比色皿中，并将两份逐个先后置于近红外光谱仪样品仓光路中，用近红外光谱仪依次对每个装有三氟化硼三乙醇胺标准品的石英比色皿进行扫描，采集该三氟化硼三乙醇胺标准品的近红外光谱；该三氟化硼三乙醇胺标准品共收集两张近红外光谱。将得到的两张近红外光谱平均即获得三氟化硼三乙醇胺标准品的平均光谱数据。重复所述样品的扫描采集过程，逐一完成所有三氟化硼三乙醇胺标准品的扫描采集，分别得到各三氟化硼三乙醇胺标准品的平均光谱数据。步骤4，三氟化硼三乙醇胺标准品硼质量分数的测试按照Q/G42A-2014标准中的测试方法，测试建模样品与验证样品的硼质量分数，分别得到建模样品的硼质量分数和验证样品的硼质量分数。步骤5，最佳关系模型参数选择及关系模型的建立将得到各建模样品的硼质量分数与该建模样品近红外光谱的数据相关联，建立三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数近红外的关系模型。所述关系模型参数主要包括：光谱分析区间、光谱预处理、化学计量方法和最佳主因子数。在此基础上建立的最佳关系模型参数为：光谱分析区间：9000cm-1～5150cm-1；光谱预处理：一阶导数；Norrisderivativefilter；化学计量方法：偏最小二乘法；最佳主因子数：10。采用TQAnalyst的定量软件得到三氟化硼三乙醇胺建模样品的硼质量分数与该建模样品近红外光谱数据之间的关系模型。所建立关系模型的相关系数为0.99687，标准偏差为0.0108％。将各验证样品的近红外光谱数据带入所述的关系模型中，得到该验证样品的硼质量分数的预测值。验证样品从上述关系模型得到硼质量分数的预测值与该验证样品采用标准得到的硼质量分数的测试值两者之间的最大差值≤0.1％。确定的光谱分析区间、光谱预处理、化学计量方法和最佳主因子数分别是：Ⅰ光谱数据分析区间选择确定参与关系模型建立的三氟化硼三乙醇胺标准品近红外光谱数据的分析区间为9000cm-1～5150cm-1。Ⅱ三氟化硼三乙醇胺标准品光谱数据预处理三氟化硼三乙醇胺标准品光谱数据预处理方法为：◆数据格式：一阶导数；◆光滑方法：Norris本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数近红外检测方法，其特征在于，具体过程是：步骤1，收集三氟化硼三乙醇胺标准品；所述的三氟化硼三乙醇胺标准品为胶液状；所需三氟化硼三乙醇胺标准品的硼质量分数为2.55～3.50％；所述三氟化硼三乙醇胺标准品包括建模样品和验证样品；步骤2，确定采集数据所需的参数；所述的参数是扫描采集三氟化硼三乙醇胺近红外光谱数据时所需的参数，包括扫描次数、光谱范围、分辨率和光通量；最终确定三氟化硼三乙醇胺近红外光谱数据的采集参数为：波数范围为全波段；扫描次数为32次；分辨率为4cm

【技术特征摘要】
2018.12.17 CN 20181154506781.一种三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数近红外检测方法，其特征在于，具体过程是：步骤1，收集三氟化硼三乙醇胺标准品；所述的三氟化硼三乙醇胺标准品为胶液状；所需三氟化硼三乙醇胺标准品的硼质量分数为2.55～3.50％；所述三氟化硼三乙醇胺标准品包括建模样品和验证样品；步骤2，确定采集数据所需的参数；所述的参数是扫描采集三氟化硼三乙醇胺近红外光谱数据时所需的参数，包括扫描次数、光谱范围、分辨率和光通量；最终确定三氟化硼三乙醇胺近红外光谱数据的采集参数为：波数范围为全波段；扫描次数为32次；分辨率为4cm-1；衰减为D级；步骤3，采集三氟化硼三乙醇胺标准品近红外光谱数据根据步骤2确定的采集参数采集三氟化硼三乙醇胺标准品的近红外光谱数据；步骤4，三氟化硼三乙醇胺标准品硼质量分数的测试按照Q/G42A-2014标准中的测试方法，测试建模样品与验证样品的硼质量分数，分别得到建模样品的硼质量分数和验证样品的硼质量分数；步骤5，最佳关系模型参数选择及关系模型的建立将得到各建模样品的硼质量分数与该建模样品近红外光谱的数据相关联，建立三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数近红外的关系模型；所述关系模型参数主要包括：光谱分析区间、光谱预处理、化学计量方法和最佳主因子数；在此基础上建立的最佳关系模型参数为：光谱分析区间：9000cm-1～5150cm-1；光谱预处理：一阶导数；Norrisderivativefilter；化学计量方法：偏最小二乘法；最佳主因子数：10；采用TQAnalyst的定量软件得到三氟化硼三乙醇胺建模样品的硼质量分数与该建模样品近红外光谱数据之间的关系模型；所建立关系模型的相关系数为0.99687，标准偏差为0.0108％；将各验证样品的近红外光谱数据带入所述的关系模型中，得到该验证样品的硼质量分数的预测值；验证样品从上述关系模型得到硼质量分数的预测值与该验证样品采用标准得到的硼质量分数的测试值两者之间的最大差值≤0.1％；步骤6，三氟化硼三乙醇胺待测样品的硼质量分数测试重新取1份未知硼质量分数的三氟化硼三乙醇胺样品作为待测样品；按照步骤2中确定的采集参数扫描所述待测样品的近红外光谱，将得到的三氟化硼三乙醇胺待测样品的近红外光谱数据带入所述的关系模型中，得到该三氟化硼三乙醇胺待测样品的硼质量分数。2.如权利要求1所述三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数近红外检测方法，其特征在于，所述的三氟化硼三乙醇胺标准品为胶液状，该三氟化硼三乙醇胺标准品的硼质量分数为2.55～3.50％。3.如权利要求1所述三氟化硼三乙醇胺中硼质量分数近红外检测方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨英，郭培培，边雷，郭琪，何晓佳，丁焕茹，
申请(专利权)人：西安航天化学动力有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61