用于氨綸絲中溶劑殘存含量的近紅外光譜檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于氨綸絲中溶劑Ν，Ν' -二甲基乙酰胺（DMAC)殘存含量的近紅 外光譜檢測(cè)方法，屬于工業(yè)分析領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 氨綸（聚氨基甲酸酯）纖維是當(dāng)前最富有彈性的一種合成纖維，具有優(yōu)異的斷裂 伸長(zhǎng)率及斷裂強(qiáng)力，是生產(chǎn)高檔彈性紡織品不可缺少的特殊紡織纖維，具有很高的應(yīng)用價(jià) 值和良好的發(fā)展前景。干法紡絲是目前最常用的氨綸生產(chǎn)工藝，即溶液在熱氣流下，因溶劑 揮發(fā)而固化成絲的方法。內(nèi)部溶劑向表面擴(kuò)散受到表層固化纖維的阻礙，導(dǎo)致溶劑無(wú)法完 全揮發(fā)，最終形成溶劑殘留。DMC是現(xiàn)在氨綸生產(chǎn)中最常用的溶劑，溶劑殘存率即氨綸絲中 含有的溶劑DMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，準(zhǔn)確的測(cè)量DMC殘存率可以為氨綸生產(chǎn)質(zhì)量控制提供可靠 的依據(jù)。
[0003] 目前，氨綸生產(chǎn)中溶劑殘存率定量檢測(cè)的方法有水洗干燥法，氣相色譜法，這些方 法不僅檢測(cè)耗時(shí)長(zhǎng)，而且檢測(cè)效率低，重復(fù)性差，水洗干燥法容易將氨綸絲中其他親水性 輔料洗出，造成結(jié)果偏大；氣相色譜法在溶解提取溶劑DMC的過(guò)程中易造成DMC流失， 造成結(jié)果偏低；這些檢測(cè)結(jié)果對(duì)控制生產(chǎn)的穩(wěn)定性有影響。紫外分光光度法，通過(guò)測(cè)定 DMC的吸光度進(jìn)行定量，重現(xiàn)性較好，但對(duì)儀器和試劑要求較為苛刻，且方法的靈敏度較 低。孫振波等報(bào)道了利用中紅外技術(shù)檢測(cè)氨綸絲中DMC含量的方法，但該方法的靈敏度為 11. 205mg/L，方法的靈敏度不夠高，對(duì)于低含量的DMC含量的檢測(cè)精度不夠。因此，研宄一 種能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、快速檢測(cè)氨綸絲中DMAC含量的方法，對(duì)提高氨綸產(chǎn)品質(zhì)量和控制生產(chǎn) 穩(wěn)定性有重要實(shí)際意義。
[0004] 近紅外光譜的主要信息表現(xiàn)為物質(zhì)內(nèi)部組分含氫基團(tuán)（包括O-H、C-H、N-H及 S-H等）對(duì)近紅外光的倍頻與組合頻吸收，可以表征絕大多數(shù)有機(jī)物的組成和分子結(jié)構(gòu)的 信息，十分適用于碳?xì)溆袡C(jī)物質(zhì)的組成性質(zhì)測(cè)定。因此，近年來(lái)，近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)在農(nóng) 業(yè)、醫(yī)用和化學(xué)等諸多領(lǐng)域應(yīng)用很多。然而，利用近紅外光譜測(cè)定實(shí)際生產(chǎn)中氨綸絲中溶劑 DMC含量的研宄未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的在于解決目前現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于氨綸絲中 溶劑N，N'_二甲基乙酰胺（DMC)殘存含量的近紅外光譜檢測(cè)方法，該檢測(cè)方法的實(shí)施過(guò)程 簡(jiǎn)便，精度高、重復(fù)性好。
[0006] 技術(shù)方案：本發(fā)明的一種用于氨綸絲中溶劑N，Ν' -二甲基乙酰胺（DMAC)殘存含 量的近紅外光譜檢測(cè)方法，包括如下步驟：
[0007] 1)配置一系列不同濃度的Ν，Ν' -二甲基乙酰胺DMAC的丙酮標(biāo)準(zhǔn)溶液，作為校正 集樣本；
[0008] 2)測(cè)定校正集樣本的近紅外光譜譜圖，掃描范圍12000~4000CHT1波段，并對(duì)光 譜譜圖進(jìn)行歸一化和標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理后，與DMAC-丙酮標(biāo)準(zhǔn)溶液中DMAC含量相關(guān)聯(lián)，采用偏 最小二乘法建立校正模型；
[0009] 3)將生產(chǎn)上取出的氨綸絲樣品收集后進(jìn)行預(yù)處理，測(cè)定預(yù)處理后樣品的近紅外光 譜譜圖，采用與步驟2)中相同的光譜預(yù)處理方法處理所得譜圖，將預(yù)處理后得到的光譜譜 圖采用步驟2)的校正模型分析，得出待測(cè)氨綸絲樣品中DMAC含量。
[0010] 所述校正集樣本個(gè)數(shù)大于30。
[0011] 所述DMC的丙酮標(biāo)準(zhǔn)溶液中DMC的質(zhì)量濃度為0-10%，溶劑是丙酮。
[0012] 所述的氨綸絲樣品收集后進(jìn)行預(yù)處理，其方法是稱取定量樣品加入定量丙酮溶液 中，超聲萃取。
[0013] 所述的測(cè)定校正集樣本的近紅外光譜譜圖的方法是使用ABB公司MB3600傅里葉 變換近紅外光譜儀，采用透射方式，液體池專用檢測(cè)通道，每個(gè)樣品掃描32次取平均得到。
[0014] 所述的樣品預(yù)處理為：稱取定量氨綸絲樣品的質(zhì)量為5-10g，定量丙酮的質(zhì)量為 30-60g，超聲萃取0. 5小時(shí)，萃取液預(yù)熱至25±0. 5°C。
[0015] 所述的預(yù)處理后光譜譜圖的最佳建模波段確認(rèn)為4484-5095011-^5579-6167011' 8212-9014(^^10652-11448(^1 四個(gè)光譜范圍。
[0016] 有益效果：本方法選取氨綸絲中殘存DMAC含量為檢測(cè)目標(biāo)，建立定量模型，方 法RMSECV小，含量為0-1. 7878 %的DMAC丙酮溶液的線性相關(guān)系數(shù)R2= 0. 99996,含量為 1. 7878% -9. 4362%的DMAC丙酮溶液的線性相關(guān)系數(shù)R2= 0. 99964,相關(guān)性好，最低檢測(cè)濃 度為lppm。對(duì)未知樣品進(jìn)行預(yù)測(cè)，所得結(jié)果令人滿意。說(shuō)明應(yīng)用近紅外光譜技術(shù)結(jié)合PLS 法可以對(duì)氨綸絲中殘存DMC含量進(jìn)行定量分析，方法準(zhǔn)確，比氣相色譜法節(jié)省大量時(shí)間， 比紫外、中紅外分光光度法靈敏度高，可顯著提高質(zhì)量控制效率，縮短檢測(cè)周期，為工業(yè)生 產(chǎn)中實(shí)時(shí)分析技術(shù)開(kāi)辟了 一個(gè)新途徑。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是近紅外光譜模型建立及應(yīng)用過(guò)程；
[0018] 圖2是樣品原始近紅外光譜圖；
[0019] 圖3a是DMAC含量為0-1. 7878%的校正模型主因子數(shù)與RMSECV關(guān)系圖，
[0020] 圖3b是DMAC含量為1.7878%-9. 4362%的校正模型主因子數(shù)與RMSECV關(guān)系圖；
[0021] 圖4a是DMAC含量為0-1. 7878%的校正集DMAC含量光譜預(yù)測(cè)值與真值相關(guān)曲線；
[0022] 圖4b是DMAC含量為1. 7878% -9. 4362%的校正集DMAC含量光譜預(yù)測(cè)值與真值 相關(guān)曲線；
[0023] 圖5a是DMC含量為0-1. 7878%的預(yù)測(cè)集樣品DMC含量光譜預(yù)測(cè)值與真值相關(guān) 曲線；
[0024] 圖5b是DMC含量為1. 7878% -9. 4362%的預(yù)測(cè)集樣品DMC含量光譜預(yù)測(cè)值與 真值相關(guān)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于氨綸絲中溶劑Ν，Ν' -二甲基乙酰胺殘存含 量的近紅外光譜檢測(cè)方法，該方法包括如下步驟：
[0026] 1)配置一系列不同質(zhì)量濃度的DMC丙酮溶液，選擇足量有代表性的校正集樣本；
[0027] 2)測(cè)定校正集樣品的近紅外光譜譜圖，掃描范圍12000~4000CHT1波段，并進(jìn)行 光譜預(yù)處理后，與標(biāo)準(zhǔn)溶液中DMAC含量相關(guān)聯(lián)，采用偏最小二乘法建立校正模型；
[0028] 3)將生產(chǎn)上取出的氨綸絲樣品收集后進(jìn)行萃取處理，測(cè)定萃取液的近紅外光譜譜 圖，采用與步驟二中相同的光譜預(yù)處理方法處理所得譜圖，將預(yù)處理后得到的光譜采用步 驟二的校正模型分析，得到待測(cè)氨綸絲樣品中DMAC含量。
[0029] 所述方法中，近紅外光譜數(shù)據(jù)以透射方式采集，將待測(cè)溶液導(dǎo)入石英液體池中，液 體池專用通道測(cè)量，進(jìn)行樣品光譜數(shù)據(jù)采集，每個(gè)樣品掃描32次取平均得到。掃描的波譜 范圍是 12000 ~4000〇11'
[0030] 所述方法中的步驟2)在譜圖與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)前，對(duì)譜圖采用合適的光譜預(yù)處理方法， 以消除基線和其他背景的干擾，所述的最佳預(yù)處理方法為歸一化和標(biāo)準(zhǔn)化。步驟3)對(duì)待測(cè) 樣品的近紅外譜圖的預(yù)處理方法與步驟2)相同。
[0031] 所述方法中的步驟2)在進(jìn)行光譜預(yù)處理之后，以交叉驗(yàn)證均方根差（RMSECV)、相 對(duì)偏差（RSECV)為指標(biāo)，優(yōu)化建模參數(shù)，采用偏最小二乘（PLS)回歸