范國寧　韓萍

摘 要：對(duì)元素分析儀測(cè)定丁腈橡膠中結(jié)合丙烯腈的含量的不確定度進(jìn)行了評(píng)定，討論了測(cè)試過程中由測(cè)量重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)樣品、稱量等因素所帶來的不確定度分量，計(jì)算了測(cè)定中的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度。結(jié)果表明儀器的測(cè)試重復(fù)性引入的不確定度分量是不確定度的主要來源。當(dāng)丁腈橡膠中結(jié)合丙烯腈含量為29.58%時(shí)，其擴(kuò)展不確定度為0.18 %。

關(guān) 鍵 詞：元素分析儀；丁腈橡膠；測(cè)量不確定度

中圖分類號(hào)：TQ 330 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2015）09-2177-02

Abstract： The uncertainty of determining bound acrylonitrile content in acrylonitrile-butadiene rubber was assessed. The uncertainty components of testing repeatability， standard sample and weighing were discussed. The combined standard uncertainty and expanded uncertainty were calculated. The results indicate that the expand uncertainty is 0.18% when the bound acrylonitrile content is 29.58%.

Key words： elemental analyzer； acrylonitrile-butadiene rubber； uncertainty of measurement

丁腈橡膠是由丁二烯與丙烯腈共聚而制得的一種合成橡膠，是耐油（尤其是烷烴油）、耐老化性能較好的合成橡膠。結(jié)合丙烯腈含量是丁腈橡膠的一個(gè)重要特性參數(shù)，結(jié)合丙烯腈含量的多少直接影響丁腈橡膠的各種性能，如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、溶解度參數(shù)（Sp）、耐溶劑的穩(wěn)定性、耐磨性和氣密性，耐寒性、物理機(jī)械性能等[1]。不確定度作為測(cè)量結(jié)果價(jià)值的度量尺度， 它是對(duì)測(cè)量結(jié)果可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度， 是定量說明測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的一個(gè)參數(shù)[2，3]。本文采用元素分析儀對(duì)丁腈橡膠中結(jié)合丙烯腈含量進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)測(cè)定過程中的不確定度進(jìn)行了評(píng)定。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 原材料

氨基苯磺酸：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，德國 MERCK 試劑公司生產(chǎn)。樣品：N41丁腈橡膠。

1.2 實(shí)驗(yàn)條件

采用Elementar公司的Vario Micro CUBE型元素分析儀測(cè)定；燃燒爐溫度：1 150 ℃；還原管溫度：850 ℃；TCD 檢測(cè)器；載氣為氦氣（純度為99.996 %），流速為120 mL/min；高純氧（純度為99.99 %）， 流速為28 mL/min。

1.3 測(cè)試程序

樣品抽提 → 校準(zhǔn)儀器 → 稱量樣品 → 測(cè)定N元素含量 → 計(jì)算結(jié)果

2 不確定度評(píng)定

2.1 N元素含量的不確定度評(píng)定

元素分析儀法測(cè)定丁腈橡膠中的結(jié)合丙烯腈是通過測(cè)定其中的N元素含量來計(jì)算結(jié)合丙烯腈含量，在整個(gè)過程中，測(cè)量不確定度的來源主要是N元素含量測(cè)試過程、稱量過程以及由于樣品的不均勻性帶來的不確定度。具體包括：（1）元素分析儀測(cè)量重復(fù)性帶來的不確定度；（2）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)氨基苯磺酸帶來的不確定度；（3）稱量過程帶來的不確定度。

2.1.1 元素分析儀N含量測(cè)定重復(fù)性帶來的不確定度

儀器測(cè)量重復(fù)性帶來的不確定屬于A 類不確定度。采用實(shí)驗(yàn)預(yù)評(píng)估方法對(duì)測(cè)試重復(fù)性帶來的不確定度進(jìn)行評(píng)估.對(duì)對(duì)元素儀進(jìn)行校正，以消除儀器狀態(tài)對(duì)測(cè)量的影響。在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)氨基苯磺酸的N元素含量進(jìn)行9次測(cè)量，測(cè)定結(jié)果見表1。

應(yīng)用貝塞爾公式計(jì)算單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差：

在實(shí)際測(cè)試中采用3次測(cè)定的平均值作為檢測(cè)結(jié)果，因此，由測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μA如下：

在進(jìn)行測(cè)量之前，以平均值作為測(cè)量結(jié)果，則由測(cè)量重復(fù)性帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μA為：

2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)氨基苯磺酸帶來的不確定度四級(jí)

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)氨基苯磺酸帶來的不確定度屬于B 類不確定度。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)氨基苯磺酸中N元素含量為8.1%，其含量不確定度值為0.2%。按均勻分布處理[2 ，3]，則由氨基苯磺酸引起的N元素的標(biāo)準(zhǔn)不確一度μB1按（2）式計(jì)算：

式中： μ 為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)氨基苯磺酸N元素定值的不確定度； 為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)氨基苯磺酸N元素測(cè)量平均值。自由度νB1 = ∞，將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入（2）式，計(jì)算所得由標(biāo)準(zhǔn)物氨基苯磺酸引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.01%。

2.1.3 稱量過程帶來的不確定度

稱量過程帶來的不確定度屬于B 類不確定度。在試樣稱量過程中，使用的是Mettler–MX5天平，其感量為0.001 mg，按照均勻分布處理，由其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μm= =0.000 58；此外，天平的最大允許差為±0.002 mg，按照均勻分布處理，由其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μml= =0.001 2。丁腈橡膠試樣的質(zhì)量為2.5 mg ，丁腈橡膠中N元素含量平均值為7.81%，由稱量誤差帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μB2可由（3）式計(jì)算： 自由度νB3 =∞。

計(jì)算所得到有稱量過程帶來的不確定度分量為0.0042%。

2.2 測(cè)定丁腈橡膠結(jié)合丙烯腈含量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

采用元素分析儀法測(cè)定丁腈橡膠中結(jié)合丙烯腈含量的計(jì)算公式y(tǒng)=3.79CN，故其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入（4）式，計(jì)算得到丁腈橡膠中結(jié)合丙烯腈含量測(cè)定的合成不確定度為0.09%。 合成自由度

將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入（5）式，計(jì)算得到合成自由度為11 024。

2.3 丁腈橡膠中結(jié)合丙烯腈含量的擴(kuò)展不確定度

取置信水平為95% ，查t分布臨界值表得丙烯腈含量測(cè)定的t值，取包含因子k =t0.95 （νeff），則測(cè)定丁腈橡膠中結(jié)合丙烯腈含量的擴(kuò)展不確定度U 為U = k×μc=1.96×0.09%≈0.18%。故采用元素分析儀測(cè)定丁腈橡膠中結(jié)合丙烯腈含量表示為（29.58±0.18）%。

3 結(jié) 論

對(duì)N41丁腈橡膠中結(jié)合丙烯腈含量測(cè)量過程的不確定度進(jìn)行了評(píng)定，其擴(kuò)展不確定度小于0.18%。評(píng)定結(jié)果表明，標(biāo)準(zhǔn)樣品及樣品的不均勻性對(duì)測(cè)量不確定度的貢獻(xiàn)最大，稱量過程對(duì)不確定度的影響較小，可忽略。

參考文獻(xiàn)：

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