工業(yè)固體核磁Magmontior用于聚烯烴質(zhì)量參數測試方法的建立

石油化工48.PETROCHEMICAL TECHNOL0GY2002年第31卷第1期工業(yè)固體核磁Magmonitor用于聚烯烴質(zhì)量參數測試方法的建立柯?lián)P船,楊志濱,楊林娜(北京化工研究院聚烯烴國家工程中心, 北京100013 )[摘要]利用實(shí)際采集的系列試樣在工業(yè)固體核磁Magmonitod( IMR )止建立了標準曲線(xiàn)在IMR上運行標樣的核磁信號后對FID信號與實(shí)驗數值之間的匹配使用32個(gè)誤差分析因子進(jìn)行分析并在Cregcon軟件下運行回歸分析將結果轉化成儀器預測模型。結果表明測試相對偏差在10%以?xún)葦祿噩F性好而粉料與共聚物的測試誤差有待改進(jìn)。將IMR測試結果與不同測試方法進(jìn)行比較建議測試前對粉料進(jìn)行脫氣與脫水處理。[關(guān)鍵詞]工業(yè)固體核磁標準曲線(xiàn)預測模型32因子誤差分析[文章編號] 1000- 8144 2002 )01 - 0048 - 05[中圖分類(lèi)號]TQ 317.2[文獻標識碼]A.工業(yè)固體核磁( IMR ) ,首先由Auburn Interna-液進(jìn)行沉淀并過(guò)濾,所得濾出物經(jīng)干燥至恒重即為tional公司發(fā)明現在由Oxford - Instruments 儀器RT-So RT-i和RT-s用于IC NM R測試標定等公司向世界推廣[1]。北京化工研究院現有的IMR規序列。13C NMR測定條件:去除H-質(zhì)子耦合及:是國內第-臺引進(jìn)的設備，可測定項目有聚烯烴的核的NOE效應取甲基的晶格馳豫時(shí)間為基準脈密度、二甲苯可溶物含量、熔體指數、共聚物中的乙沖間隔取3~5倍甲基的弛豫時(shí)間進(jìn)行定量碳譜測烯或丙烯含量、聚苯乙烯含油度、添加劑含量等。定。溶劑及鎖場(chǎng)為氘代鄰-二氯苯。等規度( II )以IMR的顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)是克服液體核磁在測定聚烯烴結甲基三單元組[mm]的譜峰強度的分數計。樹(shù)脂標構時(shí),只能采用絕對測定"的方法;與其它表征方法樣的庚烷等規指數參照GB 2412- 80。GPC 測試在相比具有快速、靈活及實(shí)用性強的特點(diǎn)。PL-GPC-220C儀上進(jìn)行。溶劑TCB,測試溫度本工作利用實(shí)際采集的系列試樣在IMR上建150 C ,流率1.000 ml/min;采用寬分布Hamielic，立等規度及共聚乙烯含量的測試方法。標準;采用一階多項逼近擬合曲線(xiàn),校正基線(xiàn)從15.32 ~25.32 min計算;標樣為寬分布PE。本工1實(shí)驗部分作對IM7~ IM12進(jìn)行GPC標定,確定其相對分子1.1原料和試劑質(zhì)量相近。二甲苯可溶物實(shí)驗參照ASTM D5492 -1 2 A-三氯苯( TCB),AP級進(jìn)口;鄰-二甲98標準操作條件與步驟:選取鄰-二甲苯,沸點(diǎn)苯,ACS級;氘代鄰-二氯苯,百靈威試劑公司產(chǎn)。144 C ;選擇長(cháng)程沉降時(shí)間24 h ,恒溫水浴( 25土1.2標樣制備0.5) C添加劑校正。BOPP樹(shù)脂粉料、粒料或共聚物試樣經(jīng)標定后1.4 計算作為標準試樣。其中試樣IM2、 IM14、IM15由Hi-計算二甲苯可溶物的公式見(jiàn)式1 )mont工藝生產(chǎn);其余為國內各廠(chǎng)家的產(chǎn)品,包括共S。=(( Vw0/Vm( m2- m)聚試樣IM12和IM13。IM1~1M6為切粒試樣,- Vwo/ Vi2xB)mo)x 100% ( 1)IM7~ IM15為粉料試樣。標樣以Z"起頭,BM等式1 )中,S。為試樣可溶物質(zhì)量分數,% ;Vu為溶劑特殊字頭的為實(shí)驗室合成試樣。原始體積,ml;Vu為用于確定可溶物的溶液體積,1.3 試樣的表征ml; Vi2為用于確定空白殘余物的溶液體積,ml ;m2試樣的室溫可溶物( RT -s )與不溶物( RT-i)實(shí)驗將PP試樣置于TCB溶劑中升溫至130 Cc溶[收稿日期] 2001-05-24 [修改稿日期] 2001-07 - 26。解保持此溫度2 h以上然后將此熱溶液過(guò)濾濾[作者簡(jiǎn)介]柯?lián)P船( 1964- )男安徽省巢湖市人博士高級工程.師電話(huà)010- 64216131 - 2621。.第1期柯?lián)P船等:工業(yè)固體核磁Magmonitor用于聚烯烴質(zhì)量參數測試方法的建立49，為蒸發(fā)皿與可溶物的質(zhì)量總和ig;m;為蒸發(fā)皿質(zhì)插入到確定實(shí)驗之中。量g;B為平均溶劑空白殘余物質(zhì)量g ;mo為原始在建立模型中使用32個(gè)最重要和最有影響的試樣質(zhì)量g。系數項進(jìn)行PLS回歸分析。本程序中,符號定義誤差分析:在實(shí)驗用粉料制備標樣時(shí),加入助為aa表示快速高斯振幅iea表示指數振幅;ga表劑1010"等。 因此,可溶物S,校正時(shí)要考慮到抗氧示慢速高斯振幅;Lte= Logte ta表示快速高斯T2 ;劑校正后的二甲苯可溶物含量見(jiàn)式(2) ,其等規指tg表示慢速高斯T2 ;te 表示指數T2。據此進(jìn)行組數見(jiàn)表1。合如aa/ea= rae ite/ta = tae te/tg =qeg ita/tg =S。=S。- Sm(2)tag及raex tae ragx reg等。由此組合構成32個(gè)魔式2)中,S。為校正后的可溶物質(zhì)量分數,% ;S為數,見(jiàn)表3。污物(本文指添加劑的質(zhì)量分數,分析結果見(jiàn)表1、表3用于誤差分析的魔數- 32 因子表2。對于PP- PE共聚試樣,在已知乙烯質(zhì)量分序號函數式數( 102 )的前提下用紅外標定。1raeregXta表1聚丙烯粉料的二 甲苯可溶物的標定結果ragregxteregregxlg編號B/gmo/gXS/%II/%qegqegx ta7Z-590.002 154.03611.11798.88ea/aa2qegxteZ- 260.001 703. 97082.71097.29te/ta22regX regZ- 250.002 604. 02962.83497.17Lteqogx qegZZ-484.01985.27994.72texteZz-494.1824 :4.64295.35gtgXtgZ-394.03806.23393.771(raex regea/ aa x qegZZ-514.099492. .4711rae x qegea/aaxteZ- 344.12879.65290.3412raex taea/aaxtg注:xs是經(jīng)公式2校正的二甲苯可溶物的質(zhì)量分數。13raex lgga/aax qeg14rag x qagga/aaX te表2聚丙烯粒料的二甲苯可溶物的標定結果15ragx ta3:ga/eaxtaB/1I/%016regx geg .ga/eaxtgZZ-592.50511. 688598.3122-512.31047.994092.01即使進(jìn)行了上述所有的程序,也不能完成標準Z-372.81206.703993.30曲線(xiàn)的建立,因為Magmonitor工具箱中沒(méi)有安裝2Z-3732.70201.829598.18“CREGCON"函數軟件這一軟件 只能由Oxford In-ZZ- 3662.45253. 99996.01ZZ-3152.5204 :1.471498.53 .struments公司提供。以下的模型就是在Oxford In-ZZ- 3442.27931.670098.20 .struments公司提供了CREGCON" 函數軟件的情況BM -9510.001702.15782.470099.62下建立的。Z- 592.04611.110099.08_Z- 3400.00 702.22078. 820086.833建立模型*與表1中的zz - 59樹(shù)脂組成相同但粒子形態(tài)不一樣。先用儀器測試粉料標樣的NMR-FID信號，儀2 IM R的測試過(guò)程器先預熱至少3 ho通過(guò)檢測其核的自旋-自旋弛-般程序如下(1測量-系列具有代表性的涵預時(shí)間( T2 )及系統參數來(lái)判定系統是否已穩定。蓋了產(chǎn)品及其制備條件的試樣,建 立所需的模型;將結果作出NMR- LabXS曲線(xiàn)。NMR- Lab關(guān)系(2)將結果與實(shí)驗數據結合進(jìn)行部分最小二乘法曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。圖1中最后一個(gè)數據點(diǎn)偏離了回歸曲( PLS )或相似的回歸分析( 3將回歸模型用于預測線(xiàn)使相關(guān)系數方差R2 不佳,因此允許去除壞未知試樣。點(diǎn)”,得到圖2較好的模型,R2 值顯著(zhù)改進(jìn)。建立模型的程序( 1 )獲得標樣的NMR數據;對于切粒料先用8個(gè)數據點(diǎn)確立標準曲線(xiàn)然(2將NMR數據與實(shí)驗數據匹配(3)完成PLS回后按照核磁信號的優(yōu)劣依次去除壞點(diǎn)得到圖3的石油化工50.PETROCHEMICAL TECHNOL0GY2002年第31卷10.s-為了建立共聚物乙烯含量的標準曲線(xiàn)，先用液9.5體NMR標定,由于必須考慮到試樣的組成,因此,8.5用紅外方法進(jìn)行標樣的標定。在去除壞點(diǎn)后,得到R*-0.979圖5的滿(mǎn)意結果。252.5 3.54.5 5.56.57.58.5 9.5 109t二甲華可幕物質(zhì)量分數的實(shí)驗值%圖1聚丙烯 粉料的二甲苯可溶物NMR關(guān)系模型R*=0.99538.5-0410.460.51。7.核磁預測值圖5修正的聚丙烯 共聚物粉料的乙烯含量的R-0.9927NMR關(guān)系模型從以上過(guò)程看,由 于標樣收集制備的難度大標2.定時(shí)最好用平行法"一次完成,可以減少不必要的1.53 25 3.5 45 55 6.5 75 8.5誤差與重復。-次制備的試樣須經(jīng)過(guò)核磁”檢驗，二甲苯可溶物質(zhì)分數的實(shí)驗值1%去除壞點(diǎn),一般一次需制備10個(gè)左右的標樣。圖2修正后的二 甲苯可溶物NMR關(guān)系模型4。實(shí)驗測試在上述模型的基礎上對實(shí)際試樣進(jìn)行分析測試。儀器需要預熱至少3h。對于PP其典型的FID信號如圖6所示。R0988.8 t13.25.2器0.0二甲苯可瘩物質(zhì)分敷的實(shí)驗值%. XS=11.5%4+一XS=3.5%XS=13%圖3聚丙烯粒料的二甲 苯可溶物NMR關(guān)系模型。5010200時(shí)間/us圖6不同二 甲苯可溶物含量聚丙烯的核磁自由衰減NMR- FID )信號曲線(xiàn)R'=0.9967在這種穩定信號下,可以對PP實(shí)際試樣進(jìn)行分析,切粒料的二甲苯可溶物結果與誤差如表4所572示粉料二甲苯可溶物結果如表5所示共聚粉料的二甲苯可溶物質(zhì)分數的實(shí)驗值%4乙烯含量如表6所示。第1期柯?lián)P船等:工業(yè)固體核磁Magmonitor用于聚烯烴質(zhì)量參數測試方法的建立51表4， 粒料中二甲苯可溶物的質(zhì)量分數,%果的準確性將IMR結果與二甲苯可溶物”實(shí)驗結測試次數.IM1 IM2 IM3 IM4 IM5 IM6果比較最為妥當表7的誤差就是依據這兩者的比4.054 2.699 2.030 1.722 1.480 2.434較做出的。重要的是用液體核磁測試IM12、IM144.077 2.728 1.968 1.639 1.453 2.384和IM15的乙烯含量與用Magmonitor法的結果接3.959 2.592 2.110 1.702 1.478 2.52042.701 1.991 - - 1.449 2.350近,誤差在10%以?xún)?與液體核磁本身的誤差水平2.681 2.011--1.446相近。平均值4.030 2.680 2.022 1.688 1.461 2.422標準偏差0.063 0.052 0.054 0.043 0.016 0.074表7測試結果與誤差分析相對標準偏差/%1.56 1.94 2.67 2.56 1.10 3.05液體NMRIMR試樣二甲苯S/%誤差/%表5粉料中二甲苯可溶物的質(zhì)量分數 %S/% E/%測試次數IM7 1M8 IM9IM10 IM11IM14.03IM22.552.684.851.891 6.976 1.431 1.750 8.9191M34.052.14:2.025.941.807 6.215 1.391 1.743 9.002IM45.301.571.697.641.999 6.173 1.488 1.543 8.711IM52.851.331.468.901.865一1 .3831.629 7.539IM64.592.421.981 6.581 1.482 1.676 7.839M86.206.484.531.910 6.480 1.435 1.668 8.402M91.611.4411.8IM10 .1.861.6711.40.081 0.372 0.049 0.095 0.668IM117.168.4214.94.24 5.74 3.41 5. 697 .95IM12*- 7.28-7.482.68.及降解性有關(guān)。而共聚物中不論乙烯含量多少獲0.75一0.52一0.49 6.12得的結果也較好。共聚物乙烯含量的測定還要考慮_IM15°-_ 0.610.60 1.70分子中不同的相區21。注:s8為溶劑可溶物質(zhì)量分數,E為共聚物中的乙烯質(zhì)量分數;#為共聚物試樣。表6共聚物粉料中乙烯的質(zhì)量分數 ,%IM121M13IM141M155結論7.2420.7378 0 50390. 60677.6920.7722 0. 48440.5908(1 )建立了工業(yè)固體核磁Magmonitor模型使7.5750.77090.49890.6100用32個(gè)誤差分析因子;在CREGCON軟件下運行7. 5400.6944 0.53120.6049回歸分析得到可靠的模型與實(shí)驗結果。6.4770.7571 0.41360.5669(2)誤差分析表明,IMR測試二甲苯可溶物含8.3300.5254 0 .60697.4760.7460.4930.600量時(shí)粒料相對標準偏差為1% ~3%粉料為3%~0. 6060.0300.0430.0178% ;IMR 測試共聚物乙烯含量時(shí),其相對偏差為8.104.328.632.782% ~ 8%。乙烯含量偏差大的原因有:氣相物含量表7列出了用不同測試方法得到的試樣可溶不確定共聚物存在不同相區標準曲線(xiàn)需要改進(jìn),物有下列關(guān)系[3] :NMR無(wú)規序列總量數值>溶劑固體核磁自身條件也限定了其對相區的不敏感?？扇芪锓〝抵?包括二甲苯可溶法和庚烷法)>( 3)實(shí)際測試中對粉料在同一條件下脫氣(脫Magmonitor測得可溶物數值。原因是NMR測得水)等需要予處理。的無(wú)規序列分子鏈在溶劑內并不全部析出,即在溶劑中能夠析出的只是-部分無(wú)規序列分子鏈,使用參考文獻溶劑法測得的數值相對較小。相對于溶劑法,Mag-1] TanzerC I. The Training of Magmonitor[ M ] 0xford Instru-monitor法扣除助劑,使結果相對最低,而使用核磁ments Company 1998 .6.所測的無(wú)規序列總量相對最大。因此，還不能將表[2] 宮澤辰雄荒田洋治著(zhù).彭?yè)涞茸g.核磁共振實(shí)驗技術(shù)及其應用M].北京化工出版社,1991.234 - 265.7的3種測試方法完全一一對應,顯然是因為各自3] Cross M C ,Hohenberg PC[J] Rev Mod Phys ,1993 65 851~依據的方法理論不同。在實(shí)際測量中,為了檢驗結859.石油化工PETROCHEMICAL TECHNOL0GY2002年第31卷Quality Parameter Measurement Method of Polyolefin on IMR - MagmonitorKE Yang-chuan , YANG Zhi-bin , YANG Lin-na( Polyolefin National Engineering Research Center , Beijing Research Institute of Chemical Industry ,Bejing 100013，China )[ Abstract ] In this paper , a measurement method for polyolefin quality parameter on Industrial solid nuclearmagnetic resonance of Magmonitor has been established. Based on a series of practical samples ,their standardcurve and matching N M R signals are analysed. In analysing the relationship bet ween FID signals and lab data ofsamples 32 - error factors are adopted ,by which regression of curves is run on the software CREGCON andtransmitted into the prediction model. Adopting these models on homopolymer or copoly mer of polypropylene ,measurements of the pellets and pow ders of samples are made . Results show that the relative deviation of the datais within 10% W hile the measurement error is different with the form of the samples . Due to unstability of pow-der samples it is suggested that the pow der samples should be treated e. g. degass )before being measured.[ Keyword ] industry magnetic resonance of M agmonitor standard curve iprediction model 32 - error factor anal-ysis(編輯祖國紅)第17次《石油化工》編委會(huì )成功召開(kāi)第17次《石油化工》編輯委員會(huì )會(huì )議于2001年11月26日至29日在深圳市銀湖賓館召開(kāi)。會(huì )議由深圳誠達科技有限公司協(xié)辦。23位編委、6名特邀嘉賓以及編輯部全體成員共40人出席了會(huì )議?！妒突?副主編李小明作編輯部工作報告報告中以大量的統計數據和可比參數實(shí)事求是地說(shuō)明了《石油化工》的現狀、近兩年的主要成績(jì)和今后努力的方向。數據表明,1999年~ 2001年《石油化工>的總被引頻次"在同類(lèi)期刊中連續幾年位居第一,最高為606影響因子最高為0. 369既年指標最高為0. 101在同類(lèi)期刊中均名列前茅。在我國入選《CA》的80多種期刊中《石油化工》位居30名之前。1999 年在《EI》收錄中國科技論文數較多的100種期刊中《石油化工》位居26位。今年《石油化工》入選中國期刊方陣”,并被評為科技期刊方陣雙百期刊”。報告中以較多的篇幅分析了《石油化工》當前的問(wèn)題并對稿源報道范圍與選題、編輯工作現代化等提出了改進(jìn)設想。編委們一致認為《石油化工》辦刊特點(diǎn)鮮明兩年來(lái)的工作出色。在科技期刊的激烈競爭中穩中有升。編委們還就未來(lái)兩年的報道重點(diǎn)和編輯工作的改進(jìn)方向提出以下建議:1.采取具體措施有計劃地提高<石油化工》>在期刊評價(jià)體系中的位置及著(zhù)名數據庫中的摘錄率。2.增加石油化工新材料”“綠色化工過(guò)程”等新專(zhuān)欄;開(kāi)辟化工污染物資源化"的非定期專(zhuān)欄,組織系列報道。3. 有重點(diǎn)地組織并加強進(jìn)展與述評”專(zhuān)欄力爭做到范圍窄一點(diǎn),內容深一點(diǎn)。 4.加強編委、審稿人之間的交流,審稿標準統一、具體。進(jìn)一步吸收年輕專(zhuān)家加入到審稿人和編委隊伍中努力擴大《石油化工》在年輕讀者群中的影響。5.逐步推廣電子郵件評審對采用電子郵件投稿、審稿者應給予鼓勵盡快完成編輯部辦公管理系統"建設完成編輯管理現代化。6. 發(fā)揮編委的作用，征集高質(zhì)量稿件擴大《石油化工》的影響?！妒突疶》編輯部