一种检测乙基纤维素乙氧基含量的方法技术

本发明专利技术公开一种检测乙基纤维素乙氧基含量的方法，包括以下步骤：(1)运行仪器 (2)设定参数 (3)样品制备 (4)测试 (5)组建建模样品谱图集 (6)试建模型系列 (7)确定测试模型 (8)检测样品。本发明专利技术检测方法无需对样品进行预处理和定量，不使用化学试剂，能快速、准确检测乙基纤维素取代基含量的方法，缩短分析周期，减少分析步骤，提高分析效率，节约分析成本，能达到预测乙氧基含量和乙氧基含量基础数据之间误差≦0.6％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测乙基纤维素取代基含量的分析方法，属于纤维素醚的分析

技术介绍
乙基纤维素(Ethylcellulose，EC)是一种纤维素醚化产物，具有热塑性，溶于多种有机溶剂中，有粘合、填充和成膜作用，能用于合成塑料、涂料、油墨、绝缘材料、食品包装和药用辅料等，乙基纤维素中乙氧基的含量对于产品的溶解性和软化点等性能具有重要影响。目前文献报道的乙氧基测定方法主要有化学滴定法、气相色谱法、核磁共振法、傅里叶红外光谱法(FT-IR)。基于蔡塞尔反应的化学滴定法是测定乙基纤维素(EC)中乙氧基含量的经典分析方法，但该方法分析成本高、试剂毒害性大、耗时长、对环境条件和分析人员的操作要求高，结果有时不稳定，目前已基本淘汰；气相色谱法是目前主流的乙氧基测试方法，已被中、美、英等国家的药典收录，但是仍然未能解决化学法存在的局限和缺点；核磁共振法能够提供更详细的结构信息，但要求EC样品具有较好的溶解性，低乙氧基含量的EC不溶于核磁试剂中，且测试成本较高，因此该方法有较大的局限性；FT-IR所需样品少，测定时间短，但FT－IR法准确性太差，重复性不好，无法用于分析。中红外在EC测定上的应用前苏联有过简要的报道，但经国内试验员试验研究表明难以得出相同的结论。近红外光谱技术非常适合应用于纤维素衍生物生产过程中对于关键指标的定性、定量快速分析，可实现分析产品生产过程中的原材料、加工材料、中间产物以至最终产品的关键指标，确保最终产品质量。因此，近红外光谱分析技术被誉为“多快、好省的绿色分析技术”，是最符合目前工业生产需求的一种分析技术。该测试技术可实现生产过程的原位化、过程化、智能化快速分析与检测，对于安全生产、质量控制、生产工艺优化、节能减排等具有重要意义。近红外光谱用于EC分析赫格力斯公司曾有提及，但所建模型稳定性差、预测偏差大，未能形成方法，这些现有技术的弊端谢传龙在《全挥发顶空气相色谱法测定乙氧基含量》一文中有所提及。因此，建立一种准确稳定、操作简便、绿色环保的快速分析方法非常有必要。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术的目的在于提供一种不使用化学试剂的能快速、准确检测乙基纤维素取代基含量的方法，缩短分析周期，提高分析效率，节约分析成本。本专利技术的技术方案如下：一种检测乙基纤维素乙氧基含量的方法，包括以下步骤：(1)运行仪器：选用近红外光谱仪开展实验，仪器开机预热2h后，打开仪器自带软件，运行仪器测试，待仪器自行判定测试通过后进行实验；(2)设定参数：测定乙基纤维素乙氧基含量时，调用积分球旋转测试模式进行测量，调用模型后设定测量参数，参数设定好后，测量背景单通道光谱；(3)样品制备：取样品装入特定测量杯中，摇晃测量杯，使其底部装填紧密，表面平整后放上压样器；(4)测试：将装填好的测量杯置于旋转台上，点击“测量样品单通道光谱”按钮，开始测量，测量完成后即可得到本次扫描谱图，一个样品扫描完成，整个样品测量工作需要1～3min；(5)组建建模样品谱图集：将EC样品按不同的牌号进行区分，每个样品至少选择30个具有代表性的样品，组建成建模样品集，在10～35℃之间有梯度的选择3～5个点，按上述扫描方式，扫描建模样品集样品，收集谱图，组建成建模样品谱图集；(6)试建模型系列：采用偏最小二乘法，将建模样品谱图集与乙氧基含量基础数据一一对应，进行模型的试建，选出较好的试建模型系列；(7)确定测试模型：收集不同牌号、不同乙氧基含量、不同含水量的EC样品，组成验证集，在10～35℃之间有梯度的选择3～5个点按上述步骤扫描谱图，得到验证集谱图，调用步骤(6)中优选的试建模型系列，对验证集谱图进行处理，得出样品集预测值，以此方式对优选的试建模型系列进行外部验证，对比预测乙氧基含量和乙氧基含量基础数据，选用误差最小、适用性最好的模型作为测试模型；(8)检测样品：确定测试模型后，将需检测样品按上述方式装填，扫描得到光谱后调用模型，即可得到乙基纤维素取代基含量。其中，步骤(1)选用布鲁克MPA近红外光谱仪，软件为Matlab6.0；步骤(1)中待仪器自行判定测试通过后进行实验；指仪器运行测试满足仪器硬件、连接正常；软件测试背景、信噪比等符合要求后，仪器自动判定的通过仪器测试；步骤(2)测量参数包括分辨率、扫描时间、波段，分辨率选用2cm-1～64cm-1，优选使用8cm-1；扫描时间选用15s～2min，优选使用1min；波段可采用全波段保存数据即从12500cm-1～3600cm-1，也可选择其中一段波长，建议采用全波段保存数据；步骤(3)中样品选用粉末状或者颗粒状样品，测量杯的外径9.8cm、内径8.8cm、高8.8cm，装填量为测量杯体积的1/3～2/3；步骤(5)EC样品牌号有EK-70、EN-200等，具有代表性的样品指这些样品需涵盖该样品号产品所有乙氧基范围，如EN-200牌号乙氧基含量范围为47.92～49.43，且呈梯度分布；室温10℃～35℃温度下扫描，样品含水量在1.0％～3.0％；步骤(6)模型试建过程中，以主要评价参数为参考，推荐参数为：R2、RMSECV、光谱预处理方法、维数、光谱波段，选出较好的试建模型系列；步骤(7)对比预测乙氧基含量和乙氧基含量基础数据，判断是否符合误差≦0.6％的要求，若符合要求，则选用误差最小、适用性最好的模型作为测试模型，若所有模型均不能满足技术指标要求，则需补充样品、重建模型，直至符合要求。有益效果本专利技术提供一种检测乙基纤维素乙氧基含量的方法，无需对样品进行预处理、无需对样品进行定量，不使用化学试剂，能够解决现有分析技术分析周期长、操作繁琐、使用化学试剂对环境和操作人员有一定伤害等问题，能解决其它光谱分析方法预测结果误差大、平行性差等问题，能实现乙基纤维素生产过程中取代基含量的过程监控和最终分析。本工艺方法能达到预测乙氧基含量和乙氧基含量基础数据之间误差≦0.6％。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不限定于本专利技术。本专利选用布鲁克MPA近红外光谱仪，软件为Matlab6.0。实施例1室温28℃，仪器开机预热2h后，打开仪器自带软件，运行仪器测试，待仪器运行测试判定仪器测试通过后，调用积分球旋转测试模式，设定分辨率为8cm-1、扫描时间1min、扫描波段12500cm-1～3600cm-1，设定完成后点击“测试背景单通道光谱”按钮。取适量EN-200外EC样品装进测试杯中，装填量为测量杯体积2/3，轻轻摇匀使其表面平整，放上压样器，将测量杯放在仪器旋转台上，点击“测量样品单通道光谱”按钮，开始测量。扫描结束后，调用已建立的乙氧基近红外分析模型，点击“添加谱图”按钮，添加刚才扫描的谱图，点击“分析”即可得到样品乙氧基含量。本实施例测试的EC样品乙氧基含量48.58％。实施例2室温25℃，取适量Ek-35EC样品按实施例1进行操作，测得乙氧基含量。本实施例测试的EC样品乙氧基含量45.95％。实施例3室温30℃，取适量Ek-70EC样品按实施例1进行操作，测得乙氧基含量。本实施例测试的EC样品乙氧基含量47.19％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测乙基纤维素乙氧基含量的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)运行仪器：选用近红外光谱仪开展实验，仪器开机预热2h后，打开仪器自带软件，运行仪器测试，待仪器自行判定测试通过后进行实验；(2)设定参数：测定乙基纤维素乙氧基含量时，调用积分球旋转测试模式进行测量，调用模型后设定测量参数，参数设定好后，测量背景单通道光谱；(3)样品制备：取样品装入特定测量杯中，摇晃测量杯，使其底部装填紧密，表面平整后放上压样器；(4)测试：将装填好的测量杯置于旋转台上，点击“测量样品单通道光谱”按钮，开始测量，测量完成后即可得到本次扫描谱图，一个样品扫描完成，整个样品测量工作需要1～3min；(5)组建建模样品谱图集：将EC样品按不同的牌号进行区分，每个样品至少选择30个具有代表性的样品，组建成建模样品集，在10～35℃之间有梯度的选择3～5个点，按上述扫描方式，扫描建模样品集样品，收集谱图，组建成建模样品谱图集；(6)试建模型系列：采用偏最小二乘法，将建模样品谱图集与乙氧基含量基础数据一一对应，进行模型的试建，选出试建模型系列；(7)确定测试模型：收集不同牌号、不同乙氧基含量、不同含水量的EC样品，组成验证集，在10～35℃之间有梯度的选择3～5个点按上述步骤扫描谱图，得到验证集谱图，调用步骤(6)中优选的试建模型系列，对验证集谱图进行处理，得出样品集预测值，以此方式对优选的试建模型系列进行外部验证，对比预测乙氧基含量和乙氧基含量基础数据，选用误差最小、适用性最好的模型作为测试模型；(8)检测样品：确定测试模型后，将需检测样品按上述方式装填，扫描得到光谱后调用模型，即可得到乙基纤维素取代基含量。...

【技术特征摘要】
1.一种检测乙基纤维素乙氧基含量的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)运行仪器：选用近红外光谱仪开展实验，仪器开机预热2h后，打开仪器自带软件，运行仪器测试，待仪器自行判定测试通过后进行实验；(2)设定参数：测定乙基纤维素乙氧基含量时，调用积分球旋转测试模式进行测量，调用模型后设定测量参数，参数设定好后，测量背景单通道光谱；(3)样品制备：取样品装入特定测量杯中，摇晃测量杯，使其底部装填紧密，表面平整后放上压样器；(4)测试：将装填好的测量杯置于旋转台上，点击“测量样品单通道光谱”按钮，开始测量，测量完成后即可得到本次扫描谱图，一个样品扫描完成，整个样品测量工作需要1～3min；(5)组建建模样品谱图集：将EC样品按不同的牌号进行区分，每个样品至少选择30个具有代表性的样品，组建成建模样品集，在10～35℃之间有梯度的选择3～5个点，按上述扫描方式，扫描建模样品集样品，收集谱图，组建成建模样品谱图集；(6)试建模型系列：采用偏最小二乘法，将建模样品谱图集与乙氧基含量基础数据一一对应，进行模型的试建，选出试建模型系列；(7)确定测试模型：收集不同牌号、不同乙氧基含量、不同含水量的EC样品，组成验证集，在10～35℃之间有梯度的选择3～5个点按上述步骤扫描谱图，得到验证集谱图，调用步骤(6)中优选的试建模型系列，对验证集谱图进行处理，得出样品集预测值，以此方式对优选的试建模型系列进行外部验证，对比预测乙氧基含量和乙氧基含量基础数据，选用误差最小、适用性最...

【专利技术属性】
技术研发人员：张尧，骆霞，彭欢，杨羽茂，李永峰，
申请(专利权)人：四川北方硝化棉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51