浸漬紙層壓定向刨花板地板甲醛釋放量測(cè)量的不確定度評(píng)估

李軍章，李光榮，劉 誼，李 暉，王 宵，蔡 芳

（1.湖北省林業(yè)科學(xué)研究院，湖北 武漢 430075；2.湖北生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430200）

脲醛樹(shù)脂膠黏劑是以甲醛和尿素等為主要原料生產(chǎn)的一種熱固性膠黏劑，其粘合接強(qiáng)度高，生產(chǎn)成本低廉，被廣泛應(yīng)用于人造板材生產(chǎn)等行業(yè)，但脲醛樹(shù)脂固化后會(huì)釋放甲醛氣體，致使成品板材也存在揮發(fā)甲醛的缺點(diǎn)。甲醛是一種對(duì)人體呼吸系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)均有嚴(yán)重危害的有毒氣體，近年來(lái)室內(nèi)空氣甲醛超標(biāo)事件時(shí)有發(fā)生，而人造板及其制品釋放的甲醛是其主要污染來(lái)源之一，因此甲醛釋放量是衡量其板材質(zhì)量?jī)?yōu)劣的最重要指標(biāo)[1]。因而對(duì)產(chǎn)品的甲醛釋放量準(zhǔn)確檢測(cè)和科學(xué)評(píng)估尤為重要。目前，普遍應(yīng)用測(cè)量不確定度技術(shù)來(lái)判斷檢測(cè)結(jié)果的可靠程度，測(cè)量不確定度是表征合理地賦予被測(cè)量值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)[2]，即不確定度定量表示了測(cè)量結(jié)果的可信程度。測(cè)量不確定度評(píng)定目前已廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)檢測(cè)等領(lǐng)域[3]。本文依據(jù)JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度的評(píng)定與表示》[2]，以分光光度法測(cè)定浸漬紙層壓定向刨花板地板[4]的甲醛釋放量，對(duì)測(cè)量過(guò)程中各不確定度分量進(jìn)行分析和評(píng)估。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

721分光光計(jì)（上海佑科儀器公司）；乙酰丙酮、乙酸銨均為國(guó)產(chǎn)優(yōu)級(jí)純（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液100 mg/L（中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院）。

1.2 試驗(yàn)方法

浸漬紙層壓定向刨花板地板的甲醛釋放量的測(cè)定，依照文獻(xiàn)[1]中40 L干燥器法進(jìn)行：地板試件制作為長(zhǎng)300 mm，寬150 mm，試件的四邊和背面均用不含甲醛的鋁膠帶密封，經(jīng)平衡處理后置于底部放置有20 mL蒸餾水的結(jié)晶皿的40 L干燥器中，在 (20±0.5)℃室溫條件下放置24 h，地板釋放的甲醛被20 mL蒸餾水所吸收，此吸收液的甲醛含量即為浸漬紙層壓定向刨花板地板的甲醛釋放量。

吸收液的甲醛含量采用乙酰丙酮分光光度法進(jìn)行測(cè)定：分別移取l0 mL乙酰丙酮溶液（體積分?jǐn)?shù)0.4%）、l0 mL乙酸銨溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%）和l0 mL待測(cè)液于50 mL帶塞三角瓶中，蓋塞搖勻并放到 (60±1)℃的水槽中加熱10 min顯色，然后把它放在避光處約1 h，冷卻至室溫。在分光光度計(jì)上412 nm波長(zhǎng)處，以蒸餾水作為參比溶液測(cè)定待測(cè)液吸光度，根據(jù)吸光度由標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合得到吸收液的甲醛含量。試樣共進(jìn)行6次重復(fù)試驗(yàn)。同時(shí)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)工作曲線測(cè)定，使用甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液分別配制成0.00、0.25、0.50、1.00、2.50、5.00 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液，同時(shí)用乙酰丙酮分光光度法分別測(cè)定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線平行2次試驗(yàn)。

2 不確定度來(lái)源分析

由試驗(yàn)過(guò)程和試驗(yàn)方法可知，測(cè)量不確定度來(lái)源主要有5個(gè)方面：1)樣品的重復(fù)測(cè)定引入的不確定度 ，2)試件制作尺寸偏差引入的不確定度，3)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定值引入的不確定度，4)測(cè)定吸收液中甲醛濃度引入的不確定度，5)計(jì)算結(jié)果數(shù)值修約引入的不確定度。

3 不確定度各分量計(jì)算

3.1 樣品的重復(fù)測(cè)定引入的不確定度

在重復(fù)性條件下，對(duì)浸漬紙層壓定向刨花板地板試樣重復(fù)6次測(cè)定，因?yàn)橹貜?fù)測(cè)定引入的不確定度綜合體現(xiàn)了整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的隨機(jī)影響，所以在其它不確定度分量評(píng)估分析時(shí)不再重復(fù)考慮隨機(jī)影響，該不確定度采用極差法[2]計(jì)算。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 樣品的重復(fù)測(cè)定引入的不確定度

3.2 試件制作的尺寸偏差引入的不確定度

試件被測(cè)表面積規(guī)定為450 cm2，試件長(zhǎng)度300 mm，寬度150 mm，長(zhǎng)度與寬度誤差均為±0.5 mm，則尺寸最大偏差為0.5×300+0.5×150=225(mm2)，按矩形分布，包含因子，則試件制作的尺寸偏差引入的不確定度u(A)為：u其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(A)為：urel(A)=130/450=0.289%。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定值的不確定度

甲醛標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)質(zhì)量濃度認(rèn)定值100 mg/L，其不確定度U=3%，k=2，則標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(B)=3%/2=1.5%。

3.4 測(cè)定吸收液甲醛濃度c引入的不確定度

該分量主要由2因素組成：①標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制所用玻璃量具校準(zhǔn)，②標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合。

1）標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制所用玻璃量具校準(zhǔn)引入的不確定度。配制標(biāo)準(zhǔn)系列溶液時(shí)分別使用吸量管和容量瓶等玻璃量具（具體見(jiàn)表2），根據(jù)JJG 196-2006《常用玻璃量器檢定規(guī)程》，玻璃量具均有最大容量允差[5]，假設(shè)允差按三角形分布，包含因子，單個(gè)量具不確定度及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度見(jiàn)表2，其中100 mL容量瓶使用了5支。

上述各量具不確定度分量彼此獨(dú)立不相關(guān)，則量具校準(zhǔn)引入的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(J)為[6]：

2）擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線時(shí)引入的不確定度。標(biāo)準(zhǔn)工作曲線平行2次試驗(yàn)，曲線濃度系列及其對(duì)應(yīng)吸光度測(cè)定值見(jiàn)表3。

表2 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制所用量具校準(zhǔn)引入的不確定度

用最小二乘法得擬合一元線性方程：Ab=0.080c+0.024，r=0.9998，試樣重復(fù)6次測(cè)定（見(jiàn)表1），則擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線引入的不確定度u(H)為：

表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定結(jié)果

擬合標(biāo)準(zhǔn)曲線引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(H)為：

3）測(cè)定吸收液甲醛濃度c引入的不確定度的合成。標(biāo)準(zhǔn)系列溶液配制所用玻璃量具校準(zhǔn)引入的不確定度和擬合標(biāo)準(zhǔn)工作曲線引入的不確定度，此2項(xiàng)子分量不確定度彼此獨(dú)立，則測(cè)定吸收液甲醛濃度c引入的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(c)為：

3.5 計(jì)算結(jié)果數(shù)值修約引入的不確定度

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成和擴(kuò)展

綜合上述分析，所述5項(xiàng)不確定度分量來(lái)源彼此獨(dú)立不相關(guān)，則相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel為：

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(y)為：

按照慣例，一般測(cè)量取包含概率P=95%，包含因子k=2，依據(jù)化學(xué)分析測(cè)量不確定度的數(shù)字修約一般采用只進(jìn)不舍的原則[7]進(jìn)行修約，且不確定度的位數(shù)應(yīng)與測(cè)量結(jié)果位數(shù)保持一致，因此，浸漬紙層壓定向刨花板地板甲醛釋放量測(cè)量的擴(kuò)展不確定度U為：U=k×uc(y)=0.06mg/L。

5 結(jié)果表示

浸漬紙層壓定向刨花板地板甲醛釋放量表示為：(0.66±0.06)mg/L，k=2，其中擴(kuò)展不確定度U=0.06 mg/L。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)各不確定度分量的分析可知，由吸收水中甲醛含量測(cè)定引入的不確定度貢獻(xiàn)最大（主要由它的子分量標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合引入），其次為樣品的重復(fù)測(cè)定、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)認(rèn)定值等因素引入的不確定度，而數(shù)值修約和試件制作尺寸偏差引入的不確定度與前三者相比較小，可忽略不計(jì)。因此，在標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定時(shí)應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)操作，并增加平行試驗(yàn)次數(shù)，盡量使用較高純度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，以盡量降低不確定度，提高測(cè)量水平。