红外光谱测定2，6-二叔丁基对甲酚检测限的研究

乔琦，刘燕，王储，张向英

(中海油气(泰州)石化有限公司，江苏 泰州 225300)

0 引言

润滑油由基础油和添加剂组成，添加剂能改善润滑油的各种性能及其应对各种苛刻工况下工作要求的能力，其中抗氧剂是一种最常用的润滑油添加剂，它的作用是改善润滑油的氧化稳定性，防止过快的生成漆膜、油泥，保证油品的质量，从而延长设备的使用寿命。目前工业油中普遍使用的抗氧剂是T501，由于设备在运转过程中产生高温，在空气等氧化物存在下会氧化反应，油品中起到氧化抑制作用的抗氧剂会分解、消耗，导致含量变低直至完全消耗，导致油品产生酸性油泥等氧化产物腐蚀设备，造成设备损坏。为了便于监测油品中抗氧剂含量、确保油品质量，有必要建立一种简洁、快速、准确地测定抗氧剂含量的测定方法，从而防止因油品氧化而引起设备故障[1]。

傅立叶变换红外光谱是油品检测中行之有效的一种方法。它具有扫描速度快、分辨率高、灵敏度高、测量范围宽等特点。但是得到一张红外光谱图的过程中影响因素较多，如高频随机噪音、基线漂移、组分之间的干扰等，另外，光程的变化也会对光谱产生影响[2]，这些问题对油品准确检测带来挑战。

本文采用在基础油中加入定量的抗氧剂，配制不同质量分数的标准样品，在不同的池程下建立标准曲线，用于测定润滑油中抗氧剂的含量，并确定不同池程长下抗氧剂T501的检测限下限，为油品检测提供了准确的信息，从而判断油品质量。

1 试验部分

1.1 试验仪器与试剂

傅立叶变换红外光谱仪，Thermo Scientific Nicolet Is 5 型； 可拆卸的液体池，程长1 mm、3 mm，KBr窗片，垫片；使用OMINC Specta软件。

梅特勒电子天平，精度为mg。

2,6-二叔丁基对甲酚(T501)(分析纯)。

基础油：环烷基变压器油。

1.2 试验方法

本文采用氧化安定性和溶解性良好的环烷基变压器油作为基础油，在基础油中溶解定量的T501，制备了质量分数从0.025%～0.5%的十一种不同含量的标准样品，其中三个用于标准曲线的准确度分析。用T501标准溶液在红外光谱下选用光程长为1 mm、3 mm三种光程长扫描3650 cm-1(A3650)的吸收值与T501的百分比浓度绘制标准曲线，确定不同光程长下T501的检测限下限，进一步确定傅立叶变换红外光谱仪测定抗氧剂T501检测限。

1.3 光谱采集

Thermo Scientific Nicolet Is 5 型红外光谱仪采用OMINC Specta 软件，光谱采集范围4000～400 cm-1。在红外光谱仪预热0.5 h后，将不加试样的液体池放入样品池中，光谱扫描范围4000～400 cm-1，扫描16次后采集背景谱图，设为空白参比。用注射器吸取样品充满液体池，用溶剂洗净液体池外多余的试样后吹净，将装满试样的液体池置入样品池中，采集试样在OMINC Specta 软件扫描16次后各个样品的吸光度，依次建立各个光程长的标准曲线。

2 结果与讨论

2.1 2,6-二叔丁基对甲酚分析峰的选择

T501为一种受阻酚类抗氧剂，被广泛应用于车用润滑油、工业润滑油和润滑脂中[3]。T501的OH分析峰如图1所示，可以看出在3650 cm-1处的谱带对浓度的变化最为敏感，所以选择3650 cm-1处的OH基团的伸缩振动为T501定量分析的谱带[4]。

图1 T501特征吸收峰

2.2 1 mm标准曲线的建立以及验证

2.2.1 光程长1 mm标准曲线的建立

将配置的标准样品依次注满光程长为1 mm的液体池，采集各个浓度试样的特征吸收峰，见图1。依次测定各个浓度试样的特征峰面积，得到峰面积与质量分数之间的线性关系，图2中以样品的质量分数为横坐标，对应吸光度为纵坐标，可以得到线性方程：y=1.0144x+0.0005，相关性R2=0.9997，说明1 mm标准曲线具有较好的线性相关性，可以满足实际检测工作的需要。

图2 1 mm标准曲线的一元性线性关系

2.2.2 准确度验证

为了验证1 mm标准曲线的准确性并确定其最低检测限，分别配置不同含量的T501，经过傅立叶红外光谱分析后，通过内部软件计算油样中抗氧剂的含量，并确定1 mm标准曲线下的T501最低检测限。见表1。

表1 1 mm标准曲线的准确度验证 %

由表1中数据可以得出， T501实际含量在0.05%时，测量值分别为0.048%和0.053%，两次测量值之差为0.005%，超过标准SH/T 0802-2007中要求的0.002%～0.004%，相对误差达到了4%和6%，故确定1 mm标准曲线下T501的最低检测限为0.05%。

2.3 3 mm标准曲线的建立以及验证

2.3.1 光程长3 mm标准曲线的建立

将配置的标准样品依次注满光程长为3 mm的液体池，采集各个浓度试样的特征吸收峰，见图3。依次测定各个浓度试样的特征峰面积，得到峰面积与质量分数之间的线性关系，以样品的质量分数为横坐标，对应吸光度为纵坐标，可以得到线性方程：y=3.1034x-0.0315，相关性R2=0.9984，说明3 mm标准曲线具有较好的线性相关性，可以满足实际检测工作的需要。见图4。

图3 不同浓度T501特征吸收峰

图4 3 mm标准曲线的一元性线性关系

2.3.2 准确度验证

为了验证3 mm标准曲线的准确性并确定其最

低检测限，分别配置不同含量的T501，经过傅立叶红外光谱分析后，通过内部软件计算油样中抗氧剂的含量，并确定3 mm标准曲线下的T501最低检测限。见表2。

表2 3 mm标准曲线的准确度验证 %

由表2中数据可以得出， T501实际含量在0.01%时，测量值分别为0.008%和0.013%，两次测量值之差为0.005%，超过标准SH/T 0802-2007中要求的0.002%～0.004%，相对误差达到了20%和30%，故确定3 mm标准曲线下T501的最低检测限为0.01%。

3 应用举例

随机抽取5个变压器油、冷冻机油样品，测定油品中抗氧剂含量并对两个标准曲线的准确度进行进一步的验证，以确保其在实际使用中的准确性，抽查结果见表3。

表3 标准曲线准确性的验证 %

从表3可以得出， 1 mm与3 mm标准曲线都能够很好地满足实际应用中的要求，为润滑油的科研与生产提供了可靠依据。

4 结论

(1)分别建立T501在1 mm、3 mm的标准曲线并建立回归方程，1 mm标准曲线的回归方程为y=1.0144x+0.0005，相关性R2=0.9997，3 mm标准曲线的回归方程为y=3.1034x-0.0315，相关性R2=0.9984。

(2)确定1 mm和3 mm的标准曲线的最低检测限，分别为0.05%和0.01%(质量分数)。

(3)将两种标准曲线应用到实际生产与研究的工作中，可快速、准确地定量分析润滑油中抗氧剂T501的含量。