高效液相色谱法测定防老剂TMQ有效成分含量的不确定度评定

卢 媛，刘 丽，张丽杰

（山东玲珑轮胎股份有限公司，山东 招远 265400）

防老剂TMQ（防老剂RD）是一种喹啉类防老剂，对热氧老化的防护非常有效，对金属的催化氧化也有极强的抑制作用，因此被广泛应用于轮胎及其他橡胶制品中[1-2]。防老剂TMQ的主要有效成分是2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉的二、三、四聚体（以下简称二、三、四聚体），特别是二聚体的防老化效果极好，若二、三、四聚体总含量低，胺类杂质含量高，则会导致轮胎或橡胶制品在使用过程中易喷霜及抗龟裂和耐屈挠性能较差[3-5]。

不确定度用以表征测量的可能误差范围，是与测量结果质量相关的参数。对防老剂TMQ有效成分含量的检测结果进行不确定度评定，能够有效地反映检测的准确度和置信度。本工作主要依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》对高效液相色谱法测定防老剂TMQ的二、三、四聚体总含量的不确定度进行评定，以期为防老剂TMQ有效成分含量的准确测量提供可靠依据。

1 实验

1.1 主要原材料

防老剂TMQ，山东华润化工有限公司产品；乙腈，色谱纯，上海安谱实验科技股份有限公司产品；甲醇，色谱纯，国药集团化学试剂有限公司产品；四丁基溴化铵，分析纯，天津科密欧化学试剂有限公司产品；超纯水，自制。

1.2 仪器

1200型高效液相色谱仪（紫外检测器），美国安捷伦公司产品；XS3DU型电子天平，瑞士梅特勒-托利多公司产品；LD-UPF-I-5L型纯水机，成都越纯科技有限公司产品。

1.3 测试分析

按照GB/T 8826—2019《橡胶防老剂2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物（TMQ）》测试防老剂TMQ的二、三、四聚体总含量。其步骤如下。

（1）流动相制备。流动相A：将乙腈通过0.22 μm的滤膜过滤。流动相B：将质量浓度为0.20 g·L-1的四丁基溴化铵溶液通过0.22 μm的滤膜过滤。

（2）称取0.01 g研细的防老剂TMQ（精确至0.000 1 g）置于洁净干燥的10 mL容量瓶中，用乙腈溶解并稀释至刻度，待高效液相色谱仪各项操作条件稳定后，采用自动进样器进样20 μL，待出峰完毕后，用色谱工作站进行结果处理。

2 数学模型及不确定度来源

2.1 数学模型

防老剂TMQ的二、三、四聚体的质量分数（wj）用下式计算

式中，Aj为二聚体、三聚体或四聚体的峰面积；∑Ai为各组分峰面积之和。

此式是根据测量原理给出的，并没有考虑各种随机因素对测量结果的影响，在评定测量不确定度时必须考虑各种随机因素影响引入的不确定度分量，在测量模型中引入一个数值等于1的重复性系数（f）r。fr的相对标准不确定度[u（rf）r]等于在重复性条件下重复测量某个量（x）所得到的一组测量值的相对标准不确定度，从而合并评定了各种随机因素影响引入的不确定度分量，因此测量二、三、四聚体总含量的数学模型为

2.2 测量不确定度来源

由标准规定的测量过程及数学模型可知，防老剂TMQ的二、三、四聚体总含量测定的不确定度来源主要有称取样品质量引入的不确定度[ur（m）]、容量瓶定容引入的不确定度[ur（V）]、测量重复性引入的不确定度[ur（fr）]及仪器测量引入的不确定度[ur（AS）]。

3 各不确定度分量的评估

3.1 ur（m）

根据电子天平检定结果中给出的20 ℃、0～0.5 g测量范围时示值误差为0.002 mg，未给出不确定度的置信水平或分布情况信息，因此计算标准不确定度时假设为均匀分布，则天平称量样品质量引入的标准不确定度（um）为

即相对标准不确定度ur（m）为

3.2 ur（V）

容量瓶定容引入的不确定度来源主要有3个方面，即容量瓶体积引入的不确定度、液体充满至容器刻度的估读误差引入的不确定度以及容器和溶液温度与校正温度不同引入的不确定度。

本次试验样品定量体积为10 mL，采用10 mL的A级容量瓶定容，A级容量瓶容量允许公差为0.02 mL，按照三角分布，则容器体积引入的标准不确定度（uV1）为

液体充满至容量瓶刻度时的估读误差为0.05 mL，按照三角分布，液体定容刻度估读引入的标准不确定度（uV2）为

实验室的温度控制在（25±10） ℃范围内，因此引起容量瓶与液体的膨胀或收缩，由于液体试剂的体积变化大于容量瓶，因此只考虑液体试剂样品浓度的变化并通过试剂（乙腈）的体积膨胀系数进行计算。乙腈的体积膨胀系数为1.37×10-3℃-1，假设为均匀分布，由溶液温度引入的相对标准不确定度（uV3）为

将此3项合成得相对标准不确定度u（rV）为

3.3 ur（fr）

防老剂有效成分测量是实验室常规检测项目，为得到一个可靠性较高的重复性标准偏差作为预评定的重复性标准偏差，对同一批次防老剂TMQ样品进行6次平行测量，结果如表1所示。

表1 平行测定6次结果

单次测量的试验标准偏差按照贝塞尔公式计算

单次测量的相对标准偏差（R）为

由于标准要求重复测量次数为2，计算本次测量平均值的相对标准偏差为

3.4 ur（AS）

仪器测量时引入的不确定度主要包括仪器数据处理系统引入的不确定度和峰面积重复性测量产生的不确定度。

根据仪器校准证书给出的定量重复性允许误差为1.93%，假设为均匀分布，则仪器数据处理系统引入的不确定度u（AS1）为

相对标准不确定度[ur(AS1)]为

峰面积重复测量产生的不确定度包含试样进样量的不确定度，本次评定采用同一标准液重复进样6次，峰面积测量结果见表2。

表2 重复测量6次二、三、四聚体峰面积

从表2可以看出，二、三和四聚体峰面积的平均值分别为15 285.66，7 605.87和2 878.98，根据JJF 1059.1—2012标准确定度的A类评定方法，采用贝塞尔公式分别计算3组峰面积单个测量值的标准偏差为

二、三和四聚体峰面积的相对标准不确定度分别为

则峰面积重复性测量引入的相对标准不确定度u（rAS2）为

由u（rAS1）和u（rAS2）得到u（rAS）为

4 相对标准不确定度的合成与扩展

4.1 合成标准不确定度

表3示出了各不确定度分量。

表3 各不确定度分量

各分量的相对合成标准不确定度[u（rx）]为

4.2 扩展不确定度与测量结果

当自由度未知时，在95%的置信概率下，包含因子k0.95＝2，则测定结果的扩展不确定度[Uc（x）]为

因此，本工作采用高效液相色谱仪测定的防老剂TMQ的二、三、四聚体总质量分数可以表示为（49.60%±1.19%）。

5 结论

本工作对高效液相色谱法测定防老剂TMQ主要有效成分二、三、四聚体含量的不确定度进行评定，通过对二、三、四聚体含量测定结果的不确定度分量分析可知，测定结果的不确定度主要来源是样品定容时刻度估读、测量重复性、仪器测量系统，因此在试验过程中要准确定容，同时确保重复测量过程的一致性以降低由此引入的不确定度，提高检测结果的可信度。