[发明专利]一种快速测定聚氨酯中游离-NCO的分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种拉曼光谱技术测定游离-NCO含量方法，特别提供了一种依据聚氨酯反应物拉曼特征谱强度，利用PLS建立预测模型，通过预测模型检测聚氨酯中游离-NCO含量，改变常用检测游离-NCO含量的方法。

背景技术

目前，游离异氰酸基的含量的测定，主要有化学分析法、电位滴定法、红外光谱法、分光光度法及色谱法等。

化学分析法是目前国内外较普遍使用的方法，但需在实验室完成，检测时间40-60min。电位滴定法用电位法指示滴定终点，操作繁琐，时间长。色谱法是测定异氰酸酯较常用的方法，但是仪器设备投入成本高，预处理也较麻烦。分光光度法的测定需要样品通过衍生化后再进行测定，操作较为繁琐。红外光谱法利用异氰酸酯基在红外2272cm^-1处的特征吸收峰，是一种非常有效的方法，操作较简便，灵敏度较高，可用于跟踪化学反应的全过程，但也同样需要在实验室完成，且设备要求高。

针对现存监测方法存在的不足，本发明利用化学计量学原理，采取拉曼光谱仪监测，可实现对聚氨酯游离-NCO快速、无损检测，对实现聚氨酯生产中残留毒害物的实时监控，达到过程优化控制和环保控制要求，具备很大的启发意义。

发明内容

本发明基于拉曼光谱检测技术，利用化学计量学分析原理，进行数据建模和预测分析，提供一种游离-NCO新的测定方法。

一种快速测定聚氨酯中游离-NCO的分析方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一：样本测量，通过拉曼光谱仪测量聚氨酯样本和被测组分，获取被测样本和被测组分的拉曼光谱数据；

步骤二：建立偏最小二乘回归模型，至少25个聚氨酯样本作为校正集建模样本，将建模样本的拉曼光谱数据作为自变量，样本的-NCO实测值作为因变量，选取一定的主成分数，建立偏最小二乘回归模型；

步骤三：分析，将被测样本的拉曼光谱数据代入建立的偏最小二乘回归模型，即可得到-NCO在聚氨酯样本混合体系中的实际含量。

2.如权利要求1所述的一种快速测定聚氨酯中游离-NCO的分析方法，其特征在于：

该方法建立偏最小二乘回归建模时采取特征峰建模分析方法，主要包括如下步骤：

A、聚氨酯样本的拉曼光谱特征波段的选取：

对比被测样本和被测组分的拉曼光谱数据，找出随被测组分含量变化时被测样本和被测组分中的拉曼响应峰的高低变化，确定拉曼位移1400cm^-1～1600cm^-1为最佳特征波段。

B、建模：

基于光谱矩阵，添加40dB的仪器噪声，然后求取特征值的二阶差分，进行主成分数的选取。对光谱数据阵进行一阶导数9点光滑处理，消除基线偏移和漂移。然后根据选取的主成分数，截取被测样本的拉曼光谱最佳特征波段数据，进行偏最小二乘建模并优化。

3.如权利要求1所述的一种快速测定聚氨酯中游离-NCO的分析方法，其特征在于步骤三中，将被测聚氨酯样本的对应波段的拉曼光谱数据代入建立的偏最小二乘回归模型，即可得到被测样本中的-NCO含量。

4.如权利要求1所述的一种快速测定聚氨酯中游离-NCO的分析方法，其特征在步骤二中的模型经优化后，线性相关系数R≥0.99，均方差RMSECV≤0.200。

有益技术效果

本发明所提出的一种快速测定聚氨酯中游离-NCO的分析方法，平均每次取样、分析全过程不超过1分钟，比之行业标准推荐方法的40～50分钟的时间大大减少，具备分析速度快的优势。

本发明所提出的一种快速测定聚氨酯中游离-NCO的分析方法，采用拉曼光谱分析方法，是基于聚氨酯中异氰酸酯基的光学物理性质，检测时可以不接触样品，不需要对样品进行复杂的预处理，达到无损快速分析，分析成本低，具备广阔的应用前景。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1：本发明之基于偏最小二乘法建模流程图；

图2：实施例甲基异氰酸酯(TDI)拉曼光谱图；

图3：实施例聚氨酯样本拉曼光谱图；

图4：实施例校验集的预测值和实测值线性关系图；

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

选取一定数量的有代表性的聚氨酯过程样样本，利用拉曼光谱仪，选取一定的积分时间和扫描次数进行光谱分析，得到不同拉曼位移下的光谱响应值，分别一一保存在数据阵中X，作为校验光谱集，即自变量集。