高粘聚酯切片特性粘数测试方法的优化

韩春艳，陈锦国

(1.中国石化仪征化纤股份有限公司研究院，江苏仪征 211900; 2.中国石化仪征化纤股份有限公司瓶片生产中心，江苏仪征 211900）

分析测试

高粘聚酯切片特性粘数测试方法的优化

韩春艳1，陈锦国2

(1.中国石化仪征化纤股份有限公司研究院，江苏仪征 211900; 2.中国石化仪征化纤股份有限公司瓶片生产中心，江苏仪征 211900）

针对高粘PET样品的特性，通过试验对比，对聚酯特性粘数分析测试方法中规定的样品粉碎时间及称样量进行了优化，得到了适用于高粘PET样品特性粘数测试的最佳测试条件。

高粘PET特性粘数统计假设检验方差检验

PET新产品的层出不穷，使得在对产品进行某些质量性能检验的过程中，出现了原有的分析方法不能正常地进行检测的问题。为此，需要探索研究新的分析方法或对原来的分析方法进行改进、优化。

在按照瓶级PET切片国家标准方法对高粘PET的特性粘数［1］进行分析测试的过程中，发现样品溶解时间较长，而且溶到最后时，溶液中有高结晶絮状物不能溶解。粘度测试结果表明平行样之间的差值较大，有时超出控制的允差范围，并且同一批样品测试数据的离散性大，标准偏差高，从而影响了分析结果的准确度。笔者针对影响高粘PET特性粘数高的特点，通过对影响测试结果的各个步骤、环节进行分析，找出了影响特性粘数测试的关键因素，并通过对几种试验方案的测试结果的比较，得到了高粘PET产品特性粘数的最佳测试条件。

1 仪器与试剂

1.1 仪器

自动粘度计，LAUDA S/6;

液氮生物容器，YDS.6;

植物粉碎机，M20;

分析天平，METYLER AE.260;

磁力搅拌器，IKAMAG。

1.2 试剂

苯酚，分析纯;

四氯乙烷，分析纯;

氯仿，分析纯。

2 特性粘数测试方法

2.1 样品处理

将约50 g的样品置于液氮中冷却约10 min，取出样品后立即用粉碎机粉碎，粉碎时间不超过30 s，然后用筛网进行筛分，取用颗粒度在一定直径范围的样品作为测定特性粘数的试样。

2.2 样品溶解

称取一定质量的样品加入到25 mL由苯酚和四氯乙烷按3∶2的质量比配制好的溶液中，置于磁力搅拌器上加热，使样品溶解。

2.3 样品测试

在(25±0.02）℃的温度下，分别测定溶剂和样品溶液的流出时间，根据流出时间和已知的溶液浓度计算试样的特性粘数。

3 高粘PET产品特性粘数测试方法的优化

3.1 影响测试结果的原因分析

经过对粘度测试流程中的各个步骤、环节进行分析，发现高粘PET产品分子质量大，特性粘数高，样品相对较难粉碎和难溶解。按常规的样品处理方法，切片样品粉碎不均匀，而且按特性粘数的定义，测定溶液需是稀溶液。高粘PET相对其它品种，特性粘数高出很多，如果使用常规品种测试方法中的称样量，就显得溶液浓度太高，加上其结晶度非常高(接近60%），因而造成溶液中有高结晶絮状物难以溶解的现象，最终对数据造成影响。而影响粉碎和溶解过程的主要原因为:a）样品粉碎时间;b）样品称样量。针对这两个问题需要分别制定试验方案，进行测试结果比较，从中选出最佳方案。

3.2 测定条件的选择

3.2.1 样品粉碎时间

由于高粘PET属于固相增粘产品，在增粘过程中有产品同一粒切片表面的特性粘数高于切片内部的特性粘数的现象，当样品粉碎时间过短时，经过筛分得到的是切片表面的粉碎颗粒，会使测试结果偏高;而当样品粉碎时间过长时，粉碎机刀片发热可能会导致样品降解，使测试结果偏低［2］。

在解决常规方法中规定的粉碎时间不适合高粘PET样品这一问题时，笔者选择了粉碎时间范围分别为20～30，30～40，40～50 s的3种试验方案，对这3种时间范围内粉碎的样品进行特性粘数测试，结果见图1所示。

图1 不同粉碎时间处理的样品粘度测试结果折线图

从以上3组试验数据中可以直观地看出，样品的粉碎时间对粘度测试结果影响较大。粉碎时间在20～30，40～50 s时，测试结果离散性较大，标准偏差也较大，不能满足特性粘数测试要求;粉碎时间在30～40 s之间，试样测试数据比较均匀，测试结果离散性较小。而且从图中还可明显地看到，3种方案下特性粘数测试结果平均值也存在明显差异，粉碎时间越长，特性粘数测试结果越低。这一现象也较好地验证了上面的分析，反映了高粘PET切片的特性粘数特性。

通过以上对比测试，笔者认为在进行高粘PET样品特性粘数测试时，合适的样品的粉碎时间为30～40 s。

3.2.2 样品称样量的选择

在进行高粘PET样品特性粘数测试过程中，按常规取样量进行测试时存在样品溶解时间长、且有的样品不能完全溶解的现象，这些都会使测试结果产生很大的误差。因此合适的称样量也是保证测试结果准确的关键。在解决样品称样量不合适这一问题时，通过查阅资料，并对比意大利Cobar200标准中规定特性粘数测试称样量，选择了70～90，90～110和120～130 mg的3种范围的称样量对高粘PET样品进行试验对比，测试结果见表1所示。

表1 不同称样量下样品粘度测试结果

从上述试验结果可看出，对特性粘数较高的高粘PET样品来说，称样量对其特性粘数测试结果影响较大，称样量在70～90 mg范围内时，特性粘数测试的结果平行样差值最小，其标准偏差最小;而选择90～110 mg范围的称样量时及国标方法中规定的120～130 mg范围的称样量进行测试，测试结果平行样测试结果差值较大，其标准偏差也较大，均达不到特性粘数测试要求。在试验过程中还发现，称样量高时，在规定的时间内样品不能完全溶解，使得溶解时间加长，导致在溶样过程中样品降解，使测试结果偏低，不能较好地反映出高粘PET样品的实际特性粘数。因此，经过试验，笔者选择样品称样量范围为70～90 mg。

4 验证试验

为了验证选择的样品粉碎时间及称样量的可行性，笔者采用改进后的分析方法对高粘PET样品进行了测试，并将测试结果与按瓶片国标方法进行测试的标准样品进行了比较，结果见表2、3所示。

表2 方法改进后高粘PET样品粘度测试值

表3 国标方法测试瓶片标样的特性粘数值

表2的测试结果表明，按改进后的方法对高粘的高粘PET样品进行特性粘数测试，测试结果的平行样差值最大为0.009，达到了聚酯特性粘数测试的检验质量管理要求。

4.1 进行两种试验方案下的测试结果总体方差相等性检验［3］

表2高粘PET样品粘度测试结果中，最大值为0.996 dL/g，最小值为0.984 dL/g，极差R1=0.012;表3瓶片标样粘度测试结果最大值为0.872 dL/g，最小值为0.862 dL/g，极差R2=0.010。

查方差相等性检验临界值表，k=2，n=10，在α =5%下，得Rω，α=2.11

由于Rω=1.2＜Rω，α=2.11，因此在α=5%显著水平下，可以认为两种试验方法下的总体方差是相等的，满足方差分析的使用条件。

4.2 检验两组试验结果的方差

a）作统计假设F0:σ12=σ22;

b）选取α=0.05;

c）计算统计量F:

查F检验临界值表，Fα(n1－1，n2－1）=F0.05(9，9）= 3.18

d）作统计结论:F=1.47＜F0.05(9，9）=3.18

在α=0.05的显著性水平下，两组测试数据的方差无明显差异。

经过方差检验，可以认为，用改进后的特性粘数测试方法进行高粘PET特性粘数测试，测试结果的精密度达到了国标规定的特性粘数测试方法要求。

5 结语

经过对影响特性粘数测试结果准确度的两个关键因素——粉碎时间和称样量进行不同方案下的试验对比，结果表明:进行高粘PET切片样品特性粘数测试时，将对样品的粉碎时间控制在30～40 s，称样量控制在70～90 mg范围内，测试结果能较好地反映出高粘PET样品的实际特性粘数，测试结果的精密度能满足聚酯特性粘数测试方法的要求。

［1］GB 17931-2003，瓶用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET）树脂［S］.

［2］陈锦国，李然.PET聚酯切片特性粘数测试的影响因素探讨［J］.合成技术及应用，2008，23(1）:57～60.

［3］潘维栋.数理统计方法［M］.上海:上海教育出版社，1984.

Optimize of the test method of intrinsic viscosity of PET chips using for PET Strap

Han Chunyan1，Cheng Jinguo2
(1.Research Institute of Yizheng Chemical Fiber Co.，Ltd.，SINOPEC，Yizheng Jiangsu 211900，China; 2.Bottle grade chip product center of Yizheng Chemical Fiber Co.，Ltd.，SINOPEC，Yizheng Jiangsu 211900，China）

In this paper，the sample's smash time and quantity were optimized in the the method of PET intrinsic viscosity，the best test conditions of the test method of intrinsic viscosity suitable for the chips using for PET Strap were obtained.

chips using for PET Strap;intrinsic viscosity;Statistical Hypothesis Testing trial project;variance test

TQ320.77

B

1006-334X(2012）01-0048-03

2012－02－02

韩春艳(1968－），江苏泰州人，高级工程师，主要从事聚酯分析研究工作，已发表论文8篇。