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基本信息

項(xiàng)目名稱：
彩涂鋼板PVDF含量快速檢測(cè)系統(tǒng)
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本系統(tǒng)可以準(zhǔn)確、快速測(cè)定氟碳涂料彩涂鋼板中PVDF相對(duì)含量，用于氟碳涂料彩涂鋼板質(zhì)量控制。 系統(tǒng)由傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR），OMNIC，PVDF Analysis（自行開(kāi)發(fā)）等部分組成。利用FTIR獲取待測(cè)涂層譜圖，導(dǎo)入PVDF Analysis即可獲得彩涂鋼板中PVDF相對(duì)含量。測(cè)定方差2.77×10-4，最大誤差1.37%。
詳細(xì)介紹：
本系統(tǒng)可以準(zhǔn)確、快速測(cè)定氟碳涂料彩涂鋼板中PVDF的相對(duì)含量。用于氟碳涂料彩涂鋼板的日常質(zhì)量控制。 系統(tǒng)由傅里葉變換紅外光譜儀、OMNIC、PVDF Analysis（自行開(kāi)發(fā)）等部分組成。操作方法非常簡(jiǎn)單。首先，利用傅里葉變換紅外光譜儀獲取待測(cè)涂層的紅外光譜圖，將紅外譜圖導(dǎo)入PVDF Analysis即可獲得氟碳涂料中PVDF的相對(duì)含量。單個(gè)樣品測(cè)定周期僅需三分鐘左右。且具有非常好的精密度和準(zhǔn)確性，測(cè)定方差為2.77×10-4，實(shí)際測(cè)量PVDF相對(duì)含量最大相對(duì)誤差為1.37%。 本系統(tǒng)的原理為不同物質(zhì)在紅外區(qū)域有不同的吸收，根據(jù)比爾定律，其吸收強(qiáng)度與濃度成線性關(guān)系。彩涂鋼板氟碳圖層的主要成分為PVDF樹(shù)脂和丙烯酸樹(shù)脂，故PVDF與丙烯酸樹(shù)脂的定量參比峰面積比與其濃度比成線性關(guān)系。通過(guò)測(cè)定一系列標(biāo)準(zhǔn)樣品的紅外光譜圖，用線性回歸法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即可得到PVDF與丙烯酸樹(shù)脂的含量比和定量參比峰面積比的線性方程，建立工作曲線。在測(cè)定未知樣品時(shí)，僅需通過(guò)測(cè)定其紅外譜圖的吸收峰面積比，代入公式即可求得PVDF的相對(duì)含量。為了簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)處理過(guò)程，我們前述原理為依據(jù)開(kāi)發(fā)了PVDF Analysis這款軟件，將紅外譜圖導(dǎo)入后即可獲得結(jié)果。大大節(jié)省了測(cè)定時(shí)間。 本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)在于定量參比峰的選擇以及定量方式的確定。確定的定量參比峰必須滿足工作曲線線性回歸性好，相關(guān)系數(shù)高，測(cè)定方差與誤差小的要求，這也是本系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵所在。 系統(tǒng)已在寶鋼工業(yè)檢測(cè)公司板材檢驗(yàn)部得到實(shí)際應(yīng)用,反饋信息顯示，系統(tǒng)準(zhǔn)確、快速、方便，避免了傳統(tǒng)方法工藝繁瑣，周期長(zhǎng)，成本高的缺點(diǎn)，具有很高的實(shí)用價(jià)值。 高檔彩涂鋼板除具有傳統(tǒng)彩板所具有的優(yōu)點(diǎn)外，在涂層光澤穩(wěn)定性、涂層抗粉化性能、涂層漆膜降解率和外線反射性能上有著傳統(tǒng)彩板無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)高端彩涂鋼板（如含氟彩板）的需求量不斷擴(kuò)大， 2004年中國(guó)進(jìn)口彩涂鋼板依然達(dá)到近50萬(wàn)噸，都是高端產(chǎn)品，這就是說(shuō)，中國(guó)彩涂鋼板市場(chǎng)形成了高端產(chǎn)品供不應(yīng)求的局面。 由此可見(jiàn)，彩涂鋼板PVDF含量快速檢測(cè)系統(tǒng)擁有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景，能在不遠(yuǎn)的將來(lái)被推廣使用，從而實(shí)現(xiàn)彩涂鋼板的質(zhì)量控制以及氟碳涂料的質(zhì)量檢測(cè)，發(fā)揮出其良好的應(yīng)用價(jià)值。 此外，本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一定的改良之后還可用于藥品質(zhì)量控制、食品質(zhì)量控制、涂料質(zhì)量控制等。具有非常廣闊的發(fā)展前景。

作品圖片

  • 彩涂鋼板PVDF含量快速檢測(cè)系統(tǒng)

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

目的： 本作品旨在建立一種利用FTIR快速測(cè)定氟碳涂料彩涂鋼板中PVDF相對(duì)含量的系統(tǒng)。 基本思路： 1.用FTIR得到不同PVDF相對(duì)含量樣品的紅外光譜圖。 2.以比爾定律為理論依據(jù)，分別選取PVDF樹(shù)脂及丙烯酸樹(shù)脂的特征吸收峰為各自的定量參比峰，求取吸收峰面積，得出參比峰面積比與樹(shù)脂質(zhì)量比的線性回歸方程。 3.將待測(cè)樣品紅外光譜定量參比峰面積比值代入方程即可得出未知樣品PVDF相對(duì)含量。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1.紅外光譜運(yùn)用于氟碳涂料彩涂鋼板中PVDF相對(duì)含量測(cè)定的文章至今未見(jiàn)報(bào)道。 2.軟件直接處理紅外譜圖，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和可信度。 3.高分子物理、分析化學(xué)、計(jì)算機(jī)處理等專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用，發(fā)揮交叉學(xué)科的優(yōu)勢(shì)。 4.本系統(tǒng)大大提高了檢測(cè)效率，降低了分析成本。重復(fù)性好，精密度高。經(jīng)寶鋼工業(yè)檢測(cè)公司板材檢驗(yàn)部實(shí)際應(yīng)用，效果良好，達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用的要求。 技術(shù)關(guān)鍵： 1.紅外光譜法測(cè)定PVDF相對(duì)含量的定量技術(shù)。 2.線性回歸法分析、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 3.高分子物理、分析化學(xué)和計(jì)算機(jī)處理等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)有機(jī)結(jié)合。 主要技術(shù)指標(biāo)： 線性方程相關(guān)系數(shù)R2=0.999 方差=2.77×10-4 最大相對(duì)誤差為1.37%

科學(xué)性、先進(jìn)性

測(cè)定氟碳涂料彩涂鋼板中PVDF相對(duì)含量的傳統(tǒng)方法步驟多，工藝繁瑣，周期長(zhǎng)，成本高?；瘜W(xué)方法在檢測(cè)時(shí)需先將氟離子從樣品中分離出來(lái)再進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于產(chǎn)品不可避免地會(huì)造成傷害，本系統(tǒng)利用紅外光譜儀附件直接對(duì)板材涂層中PVDF的相對(duì)含量進(jìn)行檢測(cè)，很好地避免了對(duì)板材的傷害。 本作品迅速、簡(jiǎn)捷，較之傳統(tǒng)方法能有效地提高分析效率，降低分析成本；實(shí)際應(yīng)用性強(qiáng)，已經(jīng)在寶鋼工業(yè)檢測(cè)公司板材檢驗(yàn)部得到了很好的實(shí)際應(yīng)用；且提出處理紅外譜圖時(shí)應(yīng)用固定波數(shù)段法積分峰面積，為紅外光譜的定量分析提供了新的思路，具有很好的理論性和科學(xué)性。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

寶鋼工業(yè)檢測(cè)公司板材檢驗(yàn)部： 關(guān)于《紅外光譜法快速測(cè)定彩涂鋼板氟碳涂料中PVDF的含量》的應(yīng)用評(píng)價(jià)

作品所處階段

生產(chǎn)階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

合作開(kāi)發(fā)

作品可展示的形式

現(xiàn)場(chǎng)演示 圖片 錄像

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

本系統(tǒng)可以準(zhǔn)確、快速測(cè)定氟碳涂料彩涂鋼板中PVDF的相對(duì)含量。用于氟碳涂料彩涂鋼板質(zhì)量控制。 使用說(shuō)明：利用傅里葉變換紅外光譜儀獲取待測(cè)涂層的紅外光譜圖，將紅外譜圖導(dǎo)入PVDF Analysis即可獲得PVDF相對(duì)含量。 技術(shù)特點(diǎn)：本系統(tǒng)實(shí)則使用線性回歸法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到線性回歸方程，以此為基礎(chǔ)測(cè)定未知樣品的PVDF相對(duì)含量。測(cè)定方差為2.77×10-4，實(shí)際測(cè)量PVDF相對(duì)含量最大相對(duì)誤差為1.37%。 技術(shù)優(yōu)勢(shì)：準(zhǔn)確、快速、方便，避免了傳統(tǒng)方法工藝繁瑣，周期長(zhǎng)，成本高的缺點(diǎn)。 近年來(lái)，我國(guó)對(duì)高端彩涂鋼板（如含氟彩板）的需求量不斷擴(kuò)大，彩板市場(chǎng)形成了高端產(chǎn)品供不應(yīng)求的局面。因此，本系統(tǒng)擁有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景，能在不遠(yuǎn)的將來(lái)被推廣使用。 本系統(tǒng)已用于寶鋼工業(yè)檢測(cè)公司板材檢驗(yàn)部實(shí)際檢驗(yàn),具有很高的實(shí)用價(jià)值。 此外，本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)修改后，還可用于藥品質(zhì)量控制、食品質(zhì)量控制、涂料質(zhì)量控制等。具有非常廣闊的發(fā)展前景。

同類課題研究水平概述

氟碳涂料彩涂鋼板PVDF相對(duì)含量的檢測(cè)至今仍無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家發(fā)改委于2005發(fā)布了檢測(cè)氟碳涂料中PVDF含量的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，HG/T 3792—2005“交聯(lián)型氟樹(shù)脂涂料”及HG/T 3793—2005“熱熔型氟樹(shù)脂（PVDF）涂料”。 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T 3792—2005“交聯(lián)型氟樹(shù)脂涂料”中，氟含量的檢測(cè)是最重要的指標(biāo)之一。其基本原理是將氟碳涂料中的氟轉(zhuǎn)化成氟離子，通過(guò)檢測(cè)氟離子含量來(lái)確定氟含量。為了使氟樹(shù)脂中的C-F鍵斷裂，需要用到很苛刻的實(shí)驗(yàn)條件。 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T 3793—2005“熱熔型氟樹(shù)脂（PVDF）涂料”中，PVDF含量的檢測(cè)是最重要的指標(biāo)之一。其基本原理是利用PVDF樹(shù)脂不溶于甲苯和二甲苯等溶劑，但在二甲基甲酰胺(DMF)中溶解性較好，而丙烯酸樹(shù)脂與之相反的特點(diǎn)，將PVDF樹(shù)脂與丙烯酸樹(shù)脂分離，通過(guò)質(zhì)量法測(cè)得氟碳涂料中PVDF的含量。雖然反應(yīng)條件不是很苛刻，但很難保證混合溶劑可以將各種組分完全分離開(kāi)來(lái)，且大多數(shù)氟碳涂料在成膜過(guò)程中都有一定程度的交聯(lián)，故此方法誤差較大。 以上兩種方法步驟繁瑣，測(cè)定周期太長(zhǎng)。為了克服這些缺點(diǎn)，大連振邦氟涂料股份有限公司質(zhì)檢部于2006年發(fā)明了硝酸鑭滴定法[6]。其基本原理也是將氟碳涂料中的氟轉(zhuǎn)化成氟離子，通過(guò)檢測(cè)氟離子含量來(lái)確定氟含量。但單個(gè)測(cè)定周期仍需三小時(shí)以上。方程式為： La3+3F-→LaF3↓
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