[发明专利]乙丙共聚聚丙烯中乙烯或乙丙橡胶含量的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及拉曼光谱检测领域，尤其涉及一种拉曼光谱对乙丙共聚聚丙烯中乙烯和乙丙橡胶含量的检测方法。 

背景技术

聚丙烯(Polypropylene，简称PP)是以丙烯为单体聚合制得的聚合物，是通用塑料中的一个重要品种。但均聚聚丙烯的冲击韧性较低，尤其是低温下的脆性大大限制了它的使用，因此人们通过添加韧性材料共混或共聚的方法对其进行改性，有效地改善聚丙烯的性能，使聚丙烯的应用范围更加广泛。 

在乙丙共聚聚丙烯中，乙烯的加入可以引入乙丙橡胶，改善产品的抗冲击性能。而共聚物中乙烯的含量和乙丙橡胶的含量对产品的力学性能有着重要的影响，例如随着乙烯含量的增加，聚丙烯抗冲击强度增加，而拉伸强度和挠曲强度降低，随着乙丙橡胶含量的增加，聚丙烯常温抗冲性能和低温抗冲击性能增加，而拉伸强度和弯曲模量降低。因此生产厂商将乙烯含量和乙丙橡胶含量作为聚丙烯生产的关键指标之一，用于聚丙烯的生产和产品质量控制。 

目前用于测量乙烯含量和乙丙橡胶含量的方法主要包括化学分析法、放射性同位素法、均聚物共混法、模型化合物法、化学萃取法(ISO 16152-2005)，核磁分析法(工业固体核磁Magmonitor用于聚烯烃质量参数测试方法的建立，石油化工，2002年，第31卷第1期，48～52)和红外分析法(CN 1124483C、CN 1152245C)等。其中化学分析法、放射性同位素法和模型化合物法操作繁琐、耗时耗力，无法应用于聚丙烯的在线检测；均聚物共混法由于测量误差较大也很少使用；化学萃取法不仅耗时较长，而且萃取过程中使用的有机溶剂还可能会带来环境污染；核磁分析法所需的设备体积大、购置费用高，同时核磁设备对操作条件要求高、设备维护复杂，给装置操作人员带来诸多不便；红外分析法的样品检测需要模片 制样，也无法实现在线检测。 

发明内容

本发明提供了一种乙丙共聚聚丙烯中乙烯含量和乙丙橡胶含量的准确、快速、安全、无损的检测方法，有效地解决了现有技术存在的诸多问题；本发明同时适用与在线检测和离线检测，可以为乙丙共聚聚丙烯的生产和加工过程的实时监控提供有效的手段。 

本发明所提出的检测方法，包括如下步骤： 

(1)获得已知乙烯含量或乙丙橡胶含量的样品乙丙共聚聚丙烯的拉曼光谱并进行预处理； 

(2)预置特征波数集，将样品乙丙共聚聚丙烯的特征波数集所对应的拉曼光谱强度与已知的乙烯含量或乙丙橡胶含量关联建模，得到预测模型： 

Y＝I_RCS*coeff+K 

其中Y为乙烯含量或乙丙橡胶含量，I_RCS为特征波数集对应的特征拉曼光谱强度集，coeff为系数矩阵，K为残差； 

(3)获得待测乙丙共聚聚丙烯的拉曼光谱，预处理后，提取与特征波数集所对应的拉曼光谱强度，代入预测模型，得到待测乙丙共聚聚丙烯的乙烯含量或乙丙橡胶含量。 

本发明所提出检测方法，通过拉曼光谱仪获取拉曼光谱时，设置拉曼光谱仪的分辨率优于10cm^-1。 

拉曼光谱仪所采集的光谱除样品的自身信息外，还包括了其他无关信息和噪音，如电噪音、样品背景和杂散光等。因此，消除光谱数据无关信息和噪音的预处理方法变得十分关键和必要。常用的谱图预处理方法包括平滑、扣减、微分、归一化、标准化、多元散射校正、分段多元散射校正、标准正态变量变换、去趋势、傅立叶变换、正交信号校正、小波变换和净分析信号等，具体方法可参见《红外分析中光谱预处理及波长选择方法进展与应用》(化学进展，2004年，第16卷第4期，528～542)。 

根据本发明提出的检测方法，乙烯含量检测的特征波数集RCS中包括805、813、1325、1333、1453、1463、1465、1467cm^-1，乙丙橡胶含量检测的特征波数集RCS中包括799、805、811、1335、1467、1471、1477cm^-1。 

使用数学模型将特征拉曼波数集RCS所对应的拉曼光谱强度I_RCS与乙烯含量或乙丙橡胶含量进行关联，所述数学模型包括多元线性回归、主成分回归、偏最小二乘法等，具体方法可参见《多元数据处理》(化学工业出版社，1998年)。