溶聚丁苯橡膠中結合苯乙烯含量標準物質不確定度的評定

高杜娟，趙家琳，趙又穆，陳 婧

(中國石油蘭州化工研究中心，國家合成橡膠質量監督檢驗中心，甘肅蘭州 730060)

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溶聚丁苯橡膠中結合苯乙烯含量標準物質不確定度的評定

高杜娟，趙家琳，趙又穆，陳 婧

(中國石油蘭州化工研究中心，國家合成橡膠質量監督檢驗中心，甘肅蘭州 730060)

以溶聚丁苯橡膠為結合苯乙烯含量標準物質定值樣品，對結合苯乙烯含量測量不確定度的來源進行了分析和評定。結果表明，影響溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量標準物質不確定度的因素主要有樣品均勻性、樣品穩定性和各實驗室定值結果的重復性。經過評定，溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量標準物質測定的不確定度為0.26，標稱值為26.1±0.26。

不確定度，溶聚丁苯橡膠，標準物質，結合苯乙烯含量

溶液聚合丁苯橡膠(SSBR)是由丁二烯和苯乙烯通過溶液聚合而得到的合成橡膠。其滾動阻力優于乳聚丁苯橡膠，抗濕滑性能優于順丁橡膠，作為環保型輪胎的主要原料，性能優異，近年來消費比例不斷增長[1-2]。

國內尚無溶聚丁苯橡膠中結合苯乙烯含量標準物質的研究，為了準確測定結合苯乙烯含量，提高溶聚丁苯產品質量，滿足客戶需求，研制用于與國家標準GB/T 28728-2012[3]配套使用的標準物質是必要的。

本工作以市售溶聚丁苯橡膠為結合苯乙烯含量標準物質候選物，對影響其定值的不確定度，如各實驗室測量定值的重復性、試樣的均勻性和穩定性引入的不確定度進行評定，以得到結合苯乙烯含量的不確定度，為質量仲裁等方面提供技術支撐。

1 實驗部分

1.1 原材料

溶聚丁苯橡膠，市售產品。

1.2 儀器設備

Nexus 670型紅外光譜儀，美國尼高力公司。

1.3 結合苯乙烯含量檢驗方法

依據GB/T 28728-2012進行檢測。

1.4 樣品均勻性檢驗

均勻性檢驗樣品的數量依據“一級標準物質技術規范”[4-5]的規定，將樣品分為總體單元數200，采用分層、隨機抽取15個樣品，每個樣品重復測定3次。統計數據采用方差分析法[5]，判斷樣品是否均勻。

1.5 樣品穩定性檢驗

穩定性檢驗抽取樣品方法有t檢驗法、平均值一致法等檢驗方法。標準物質或樣品的研制大都采用t檢驗法來判斷樣品是否穩定[6]。

標準物質研制樣品的測量值應與目標值一致，將結合苯乙烯含量在1年時間內每月定期數據跟蹤，所得數據用t檢驗法[5-6]進行檢驗，判斷樣品是否穩定。

1.6 不確定度來源

溶聚丁苯橡膠中結合苯乙烯含量標準物質定值的不確定度來源分別為：樣品均勻性U1；樣品穩定性U2；各實驗室測量重復性U3。

2 結果與討論

2.1 定值樣品均勻性引入的不確定度U1的評定

溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量標準物質定值的均勻性檢驗結果見表1。

表1 溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量均勻性檢驗結果Table 1 Uniformity test results of bound styrene content of SSBR

續表1

樣品序號123平均值1025.926.225.926.01126.226.226.126.21226.125.926.126.01326.126.126.026.11426.226.226.126.21526.026.025.926.0

根據表1中的數據計算出總平均值為26.0。

通過溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量均勻性檢驗，U1按式(1)進行計算：

(1)

式中：S1為組間數據的標準偏差；S2為組內數據的標準偏差。

S1和S2按照式(2)和式(3)計算。

S12=Q1/ν1

(2)

S22=Q2/υ2

(3)

(4)

(5)

將表1中的數據代入式(1)進行計算，得出U12為0.0056。

均勻性檢驗(F檢驗)由式(6)計算：

(6)

由表1數據計算得出溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量的F值為1.98。F分布臨界值Fα=2.31(α=0.05)，F

2.2 定值樣品穩定性引入的不確定度U2的評定

對溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量標準物質候選物試樣每月測定一次結合苯乙烯含量，每次重復測定3次，考察其在一年內的穩定性，測試結果見表2。

表2溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量穩定性檢驗結果Table 2 Stability test results of bound styrene content of SSBR

穩定性檢驗(t檢驗)由式(7)計算：

(7)

將表2的數據，以x代表時間，以y代表標準物質的特性值(結合苯乙烯含量)，擬合一條直線，則斜率為b1，直線為y=-0.001x+26.04，直線標準偏差s為0.1047，斜率的不確定度按照式(8)計算得到s(b1)為0.0088。

(8)

在95%置信水平下，t因子為4.30，由于|b1|

有效期T為12個月的長期穩定性不確定度按式(10)計算U22為0.0112。

st=s(b1)×T

(9)

U22=st2

(10)

2.3 定值樣品測量重復性引入的不確定度U3的評定

國內6家實驗室對溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量重復測定3次，以評價其實驗室間的結果重復性，測定結果及統計值見表3。

表3 溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量定值結果Table 3 Constant value results of bound styrene content of SSBR

采用單因素方差分析法對表3中的數據進行統計，溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量實驗室間定值的不確定度U3按式(11)計算：

(11)

2.4 合成不確定度Uc和擴展不確定度U

上述對溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量不確定度各分量進行了評定，各分量之間相互獨立，合成不確定度Uc按式(12)進行計算：

(12)

得出Uc為0.13。在95%置信概率下，取擴展系數為2，則溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量的擴展不確定度U按式(13)計算：

U=2Uc

(13)

通過計算，U為0.26，則溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量的標稱值為26.1±0.26。

3 結論

(1)影響溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量標準物質候選物不確定度的主要因素有測量的重復性、試樣的均勻性和穩定性。

(2)溶聚丁苯橡膠結合苯乙烯含量標準物質候選物的不確定度為0.26，其標稱值為26.1±0.26。

[1] 劉全章.溶聚丁苯橡膠的補強體系研究[D].蘭州：西北師范大學，2014.

[2] 劉曉嬌.環保型溶聚丁苯橡膠在“綠色輪胎”胎面膠種的應用研究[D].青島：青島科技大學，2014.

[3] GB/T 28728-2012 溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡膠(SSBR)微觀結構的測定[S].北京：中國標準出版社，2012.

[4] 韓永志，余逵. JJF 1006-1994 一級標準物質技術規范[S].北京：中國計量出版社，1994.

[5] 陳柏年，徐大軍.標準樣品的均勻性檢驗[J].中國標準化，2005(5)：68-70.

[6] 陳柏年，徐大軍.標準樣品的穩定性檢驗[J].中國標準化，2005(6)：67-69.

Evaluation of Uncertainty for Bound Styrene Content of Solution-polymerized SBR

GAO Du-juan，ZHAO Jia-lin，ZHAO You-mu，CHEN Jing

(Lanzhou Petrochemical Research Center，PetroChina，National Quality Supervision and Inspection Center of Synthetic Rubber，Lanzhou 730060，Gansu，China)

The sources of uncertainty measurement for bound styrene content of solution-polymerized SBR reference material was evaluated. Evaluation of uncertainty measurement for bound styrene content of solution-polymerized SBR reference material was influenced on uniformity tests，stability tests and the repeatability of all laboratories results. Uncertainty of bound styrene content of solution-polymerized SBR reference material was 0.26 and nominal value was 26.1±0.26.

uncertainty，SSBR，reference material，bound styrene content

高杜娟，工程師，碩士，研究方向：石油化工產品分析檢測；E-mail：gaodujuan@petrochina.com.cn；Tel：13993116078

TQ 332