阅读说明：本技术 一种利用近红外光谱仪分析聚四亚甲基醚二醇分子量的方法 (Method for analyzing molecular weight of polytetramethylene ether glycol by using near-infrared spectrometer ) 是由 王晓敏 余灵柱 于艳 梁娟 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：一种利用近红外光谱仪分析聚四亚甲基醚二醇分子量的方法,工艺步骤：(1)从工艺生产线收集范围交广的分子量样品,并手动滴定,确定具体分子量；(2)使用近红外光谱仪对不同分子量样品进行扫描,收集一定量的谱图；(3)类比大量分析谱图,找出不同分子量谱图之间不同之处,建立分析数据模型；(4)使用数据模型对手动分析分子量样品进行分析,确定与手动分析误差,优化模型,提高模型精确度；(5)使用近红外分析方法配合工艺生产。通过近红外分析技术,对不同分子量的PTMEG进行分析,得到相对应的谱图,建立分析方法,准确快速分析出PTMEG分子量,从原来手动滴定需3个小时到使用近红外光谱分析仅10分钟,分析快速,准确度高。(A method for analyzing the molecular weight of polytetramethylene ether glycol by using a near infrared spectrometer comprises the following process steps: (1) collecting molecular weight samples from a process production line, manually titrating the samples, and determining the specific molecular weight; (2) scanning samples with different molecular weights by using a near-infrared spectrometer, and collecting a certain amount of spectrogram; (3) simulating a large number of analysis spectrograms, finding out the difference between different molecular weight spectrograms, and establishing an analysis data model; (4) analyzing the manual analysis molecular weight sample by using a data model, determining the error with the manual analysis, optimizing the model and improving the accuracy of the model; (5) the product is produced by using a near infrared analysis method and matching with a process. The PTMEG with different molecular weights is analyzed by a near infrared analysis technology to obtain a corresponding spectrogram, an analysis method is established, the PTMEG molecular weight is accurately and quickly analyzed, the analysis is quick and the accuracy is high from 3 hours of original manual titration to only 10 minutes of near infrared spectrum analysis.)

一种利用近红外光谱仪分析聚四亚甲基醚二醇分子量的方法

技术领域

本发明属于煤化工分析检测应用领域，特别涉及利用近红外光谱仪分析聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)分子量的方法。

背景技术

聚四亚甲基醚二醇，简称PTMEG，是由单体四氢呋喃(THF)在催化剂的存在下，经阳离子开环聚合得到的均聚物，是一种伯羟端基的线性聚醚二醇，常温下为白色蜡状固体，当温度超过室温时熔化为透明、无色液体，易溶解于醇、酯、酮、芳烃和氯化烃，不溶于酯肪烃和水。PTMEG主要用于生产聚氨酯弹性体、聚氨酯弹性纤维(氨纶)和酯醚共聚弹性体。

分子量作为PTMEG生产过程中重要指标之一，也是对下游生产氨纶质量影响的因素，目前国标GB/T 25254-2010工业用聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)中规定分析分子量使用人工手动滴定PTMEG中羟基官能团，在利用计算公式计算得到分，且过程中使用到酰化剂、异丙醇等易挥发有毒物质；有些化验室还可以采用英威达工艺包方法，将PTMEG充分溶解在乙腈和过量异氰酸对甲苯磺酰酯(TSI)的THF(四氢呋喃)混合溶液中并搅拌10min，羟基基团可与TSI反应生成酸性氨基甲酸酯，加入水将未反应掉的异氰酸酯转化成氨磺酰(充分反应5min)，接着用0.1mol/L四丁基氢氧化铵-异丙醇(TBAH)标准溶液直接电位滴定酸性氨基甲酸酯，通过消耗TBAH的体积计算出PTMEG分子量。

下列化学反应概括了这个分析程序的化学过程。

生成氨基甲酸酯：

CH₃-Ar-SO₂-NCO+ROH→CH₃-Ar-SO₂-NHCOOR

除去过异氰酸对甲苯磺酰酯：

CH₃-Ar-SO₂-NCO+H₂O→CH₃-Ar-SO₂NH₂+CO₂

氨基甲酸酯滴定：

CH₃-Ar-SO₂-NHCOOR+OH→CH₃-Ar-SO₂-N-COOR+H₂O

以上两种测定方法分析所需时间近3个小时，分析繁琐复杂，影响测定准确度因素较多，导致工艺调整滞后性，且滴定过程中挥发出的物质对人体都有一定的毒害作用。

本发明的目的是提供一种化验室利用近红外光谱仪分析聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)分子量的方法，在不扩大分析误差，满足分析精准度的情况下，通过近红外分析技术，对不同分子量的PTMEG进行分析。

本发明的技术方案是这样的：一种利用近红外光谱仪分析聚四亚甲基醚二醇分子量的方法。该方法的具体工艺步骤如下：

(1)从工艺生产线收集范围交广的分子量样品，并手动滴定，确定具体分子量；

(2)使用近红外光谱仪对不同分子量样品进行扫描，收集一定量的谱图；

(3)类比大量分析谱图，找出不同分子量谱图之间的不同之处，建立分析数据模型；

(4)使用数据模型对手动分析分子量样品进行分析，确定与手动分析误差，并优化模型，提高模型精确度；

(5)使用近红外分析方法配合工艺生产。

近红外(Near Infrared，NIR)光谱技术是一种使用简单方便、不破坏样品的新型分析技术。它可以同时测定出样品中的多种化学成分和物理参数。NIR分析技术基本不需要对样品进行化学处理，无需使用有机溶剂，不会产生任何有毒废弃物，一般分析时长10分钟，分析速度快！

PTMEG分子结构相对稳定，当样品在近红外光谱(780--2500nm)区内，受到频率连续变化的红外光照射时，由于分子振动能级(同时伴随转动能级)跃迁而产生的，分子吸收了某些频率的辐射，并使得这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波长关系的曲线，再通过不同分子量大小对近红外的吸收光谱强弱不同，建立相对应的分析模型，反测已知分子量的样品，确定模型分析误差，在对未知样品的分子量测定，最终的到未知样品的分子量，实现方法切实可行。

本发明具有如下显著效果：

1、通过近红外分析技术，对不同分子量的PTMEG进行分析，得到相对应的谱图，建立分析方法，准确快速的分析出PTMEG分子量，从原来手动滴定分析所需3个小时到使用近红外光谱分析仅10分钟，实现快速分析目的，并提高了分析准确度，及时提供给生产人员调整工艺的依据；

2、分析人员达到在无毒的环境下进行分析，提高了分析环境质量，降低了分析人员的职业病几率，工作环境更加安全；

3、减少分析所用试剂量，大大降低分析成本，预计每年减少40-60万元的分析成本，具有显著的经济效益。

附图说明

图1为本发明方法前期建立分子量数据模型图谱。

图2为本发明方法后期建立分子量数据模型图谱。

具体实施方法

下面通过实施例及附图和图表对本发明方法作进一步的说明，但该实施例仅用于理解本发明，而不受以下实施例的限制。

实施例1：

利用近红外光谱仪分析聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)分子量的方法。在前期建立模型，选用不同分子量建立模型，得到图1模型，经过与手工分析对未知样品同时测定，并得到如下数据(表一)，可以看出，仪器分析与手动分析差值最大在6个之内，仪器分析时间远远低于人工分析时间，仪器分析操作简单，且不接触有毒物质。

表一：同时分析16个样品反测数据及所用时间如下：

实施例2：

利用近红外光谱仪分析聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)分子量的方法。在后期建立模型时，选用大量不同分子量样品建立模型，得到图2模型，并对生产工艺线上的样品进行大量跟踪分析，并与手工分析对样品同时测定，并得到如下数据(表二)，可以看出，仪器分析与手动分析差值最大也在6个之内，对分析人员调查，10人里有10人强烈建议，使用近红外分析仪器替代人工分析，提高分析效率、降低分析工作量。

表二：PTMEG分子量验证分析对比数据