近紅外光譜法定量
測定多元醇中羥基值和濁點
近紅外應(yīng)用
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簡介
多元醇見圖1是用于生產(chǎn)各種最終用途的聚合物和塑料的基本組成部分,。例如,，我們?nèi)粘Ｊ褂玫木郯滨ギa(chǎn)品就是用多元醇來制造的。多元醇是從多功能醇或胺開始,，通常與環(huán)氧乙烷(EO)或環(huán)氧丙烷(PO)反應(yīng)制成的。
▲ 圖1. 多元醇
真正的多元醇是復(fù)雜的,，具有混合和不同的鏈長和末端,。羥基值(OH值)是有機化合物質(zhì)量的快速評價指標,。它是可用于反應(yīng)的活性羥基數(shù)量的量度，并提供有關(guān)鏈長分布和范圍的信息,。羥值既是衡量多元醇分子量及質(zhì)量的主要參數(shù)之一,，又是聚氨酯制品生產(chǎn)廠家在配方設(shè)計時決定各原料投用量的重要參考依據(jù)。 因此羥值測定的準確性非常重要,。目前,，檢測羥值的方法主要有化學分析法和儀器分析法。
化學分析法中常用的是滴定法,，基于滴加試劑與被測溶液中物質(zhì)的反應(yīng),，利用滴加滴定試劑的量來推測被測物質(zhì)的濃度。該方法中使用吡啶作為溶劑,，吡啶易揮發(fā)且有惡臭氣味,，被世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(gòu)列入2B 類致癌物清單，對實驗人員的身體健康有一定的危害,，且該方法反應(yīng)時間較長（ 需回流加熱 1h）,，操作復(fù)雜，分析時間較長,，測試效率低,，測試準確性受人為因素影響較大。
儀器分析法主要有核磁共振法和近紅外光譜法,。核磁共振法操作簡單,，測試快速且準確度較高。但是該方法所需要的設(shè)施昂貴,，且實驗室環(huán)境要求高,，在企業(yè)中并未得到廣泛推廣。
近紅外光譜法是近紅外光源照射下分子發(fā)生能級躍遷時產(chǎn)生的,，記錄的是分子中單個化學鍵的基頻振動的倍頻和合頻信息,，受含氫基團 X-H（X 為C，N,，O）的倍頻和合頻的重疊主導(dǎo),，其光譜信息與樣品的結(jié)構(gòu)和成分組成相關(guān)。 多元醇在近紅外光譜區(qū)的吸收主要包括 C-H,、N-H,，O-H 個含氫基團基頻振動的合頻和倍頻振動吸收，通過這些含氫基團分子振動從基態(tài)到高能級躍遷的過程中記錄的羥基的合頻和倍頻吸收信息,，從而進行羥值的定量分析,。 該方法在測試過程中無需對樣品進行稀釋、分散處理，因其操作簡單,、檢測快速,、綠色安全的特點而被廣泛應(yīng)用。
濁點是當混合物從足夠高的溫度緩慢冷卻以使混合物成為單相時,，多元醇混合物中形成薄霧或云狀的溫度,。濁點隨著多元醇分子量的增加而減小，隨著 EO 的加入而增大,。這一分析被用來衡量多元醇的水溶性,、表面活性劑性質(zhì)和反應(yīng)性。濁點控制反應(yīng)系統(tǒng)中多元醇的相行為,，這種行為對最終產(chǎn)品質(zhì)量有極其重要的影響,。由于多元醇在水中具有反溶解度，較高的濁點表明這些重要性能屬性的增加,。
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應(yīng)用設(shè)備及附件
本文重點介紹步琦近紅外光譜 N-500 用于快速測定多元醇的 OH 值和濁點,。它可以應(yīng)用于：最終產(chǎn)品或來料的檢測和過程的監(jiān)控支持。使用的儀器介紹如下：N-500 是市面上第一臺商業(yè)化偏振干涉儀的傅里葉變換近紅外光譜儀,。
▲步琦近紅外光譜儀 N-500
多至 6 通道同時檢測
0.5, 1, 2, 4, 5,8, 10mm 的比色皿
控溫,，室溫至 65 度
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實驗
儀器配置：液體樣品 NIRFlex Liquids，配備樣品腔用于液體透射分析,，可控溫（室溫~65℃）,，可自動切換背景測量通道，同時容納 6 個比色皿,。
測量參數(shù)：波長：4500-10000,；分辨率：8cm-1；溫度設(shè)定 60°C,，掃描次數(shù)：液體樣品 64 次,。
測量要求：多元醇樣品裝入比色皿 8mm 后測量，每個樣品測量三次光譜,，每條光譜采集前都進行相同的混勻,、取樣。
測量多元醇的樣品光譜譜圖：如圖2
▲圖2. 測量多元醇的樣品光譜譜圖
從光譜本身來看,，樣品的信號加強,，反射率在 0.3 以上可以滿足近紅外分析。
模型參數(shù)如下表：
從表中可以看出：模型的相關(guān)系數(shù)均大于 0.99,，樣品羥值和濁點的準確度較高,，符合國家標準《塑料 聚氨酯生產(chǎn)用多元醇近紅外光譜法測定羥值》的誤差要求，分析方法重復(fù)性較好,，可以用于實驗室日常檢測,。
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結(jié)論
結(jié)果表明,，近紅外光譜技術(shù)可以成功地監(jiān)測 OH 值和濁點，并具有良好的精度,。該技術(shù)不需要樣品制備用于測定 OH 值的標準濕化學方法可以被更快,，更便宜和更簡單的近紅外分析所取代，以更快的批 QA 審核通過,。近紅外法具有分析效率高、制樣簡單,、環(huán)保等優(yōu)勢,，測試成本低，被實驗室和企業(yè)廣泛應(yīng)用,。
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