[发明专利]用于氨纶预聚体中异氰酸酯基含量的近红外光谱检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于氨纶预聚体中异氰酸酯基含量的近红外光谱检测方法，属于工业分析领域。

背景技术

氨纶(聚氨基甲酸酯)纤维是当前最富有弹性的一种合成纤维，具有优异的断裂伸长率及断裂强力，是生产高档弹性纺织品不可缺少的特殊纺织纤维,具有很高的应用价值和良好的发展前景。而氨纶生产过程中预聚合反应物(即预聚体)中异氰酸酯(NCO)含量会直接影响着氨纶产品的断裂强力和断裂伸长率等重要指标，因此快速准确地测定氨纶预聚体的异氰酸酯基含量成为氨纶生产过程中一项重要的技术。

目前，异氰酸酯基的测定方法主要分为化学分析法和仪器分析法。化学分析法通常使用甲苯、二正丁胺等有毒化学试剂，检测产生大量的废液，对环境污染较大；同时检测耗时长，稳定性较差，对控制生产的稳定性有影响。因此，研究一种能够及时、准确、快速检测预聚体中异氰酸酯基含量的方法，对确定氨纶合成反应终点和控制生产稳定性有重要实际意义。

近红外光谱的主要信息表现为物质内部组分含氢基团(包括O-H、C-H、N-H及S-H等)对近红外光的倍频与组合频吸收，可以表征绝大多数有机物的组成和分子结构的信息，十分适用于碳氢有机物质的组成性质测定。因此，近年来，近红外光谱检测技术在农业、医用和化学等诸多领域应用很多。娄春华等采用红外光谱法快速准确地测定了异氰酸酯基加成物中两种官能团的吸收值比值，从而测定体系中异氰酸酯基含量，并最终计算出异氰酸酯基的封闭率。然而，利用近红外光谱测定实际生产中氨纶预聚体中异氰酸酯基含量的研究未见报道。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于解决目前现有技术的不足，提供一种用于氨纶预聚体中异氰酸酯基含量的近红外光谱检测方法。该检测方法的实施过程简便，精度高、重复性好。

技术方案：本发明的一种用于氨纶预聚体中异氰酸酯基含量的近红外光谱检测方法包括如下步骤：

1)收集氨纶预聚体样品，选择足量有代表性的校正集样品，用化学滴定法检测样品中异氰酸酯基的质量浓度；

2)样品预处理后，测定校正集样品的近红外光谱谱图，扫描范围9000～4000cm^-1波段，并进行光谱预处理后，与化学滴定法测得的该样品中异氰酸酯基含量相关联，采用偏最小二乘法建立校正模型；

3)测定待测氨纶预聚体样品的近红外光谱谱图，采用与步骤二中相同的光谱预处理方法处理所得谱图，将预处理后得到的吸光度值代入步骤二的校正模型，得到待测氨纶预聚体样品中异氰酸酯基含量。

所述校正集样品个数大于50。

所述用于近红外扫描的氨纶预聚体样品的质量浓度为2.0％-3.0％，溶剂是二甲基乙酰胺。

所述的样品预处理，是离心脱泡、预热至45±0.5℃。

所述的近红外光谱图的测定方法是使用Thermo公司AntarisⅡ傅里叶变换近红外光谱仪，采用透射方式，液体池专用检测通道，每个样品扫描32次取平均得到。

所述的步骤1)中的化学滴定法的检测条件是：

样品制备：将1g氨纶预聚体溶于25mL乙酸乙酯和10mL二正丁胺的混合溶液中；

滴定剂：0.5M HCl；

质量浓度计算公式：NCO％＝(V-V₁)×c_HCl×42.02×100％/m

其中，V—空白消耗盐酸的体积(L)；

V₁—样品消耗滴定剂的体积(L)；

m—样品质量(g)。

所述的近红外光谱谱图的预处理的方法为一阶导数法或Norris导数平滑滤波技术。

所述的预处理后谱图的最佳建模波段确认为4690-4539cm^-1、6236-5881cm^-1、8917-8364cm^-1三个光谱检测范围。

有益效果：本方法选取氨纶预聚体中异氰酸酯基含量为检测目标，建立定量模型，方法RMSECV小，r＝0.9996相关性好。并对未知样品进行预测，所得结果令人满意。说明应用近红外光谱技术结合PLS法可以对氨纶预聚体中异氰酸酯基含量进行定量分析，方法准确，比化学滴定法节省大量时间，可显著提高质量控制效率，缩短检测周期，为工业生产中实时分析技术开辟了一个新途径。

附图说明

图1是近红外光谱模型建立及应用过程；

图2是样品原始近红外光谱图；

图3是一阶导数光谱图；