GBW(E)130573門尼粘度標準物質不確定度的評定

黃世英，趙又穆,2，李淑萍

?

GBW(E)130573門尼粘度標準物質不確定度的評定

黃世英1，趙又穆1,2，李淑萍1

（1. 中國石油蘭州化工研究中心國家合成橡膠質量監督檢驗中心，甘肅蘭州 730060； 2. 蘭州理工大學石油化工學院，甘肅蘭州 730050）

研制GBW(E)130573門尼粘度標準物質，該標準物質的不確定度按照JJF 1059.1－2012規定分析不確定度各分量并進行評定。不確定度的來源主要為各定值實驗室檢測的分散性、樣品的均勻性與穩定性、試驗溫度、試驗時間、設備轉速。經評定GBW(E)130573門尼粘度標準物質的不確定度為0.9。

不確定度；評定；標準物質；門尼粘度

門尼粘度作為橡膠生產、加工的一項重要技術指標，普遍用于控制和監測橡膠產品的質量。門尼粘度標準物質為門尼粘度測試的準確可靠，提供了技術支撐。為滿足行業技術進步的需求研制門尼粘度標準物質顯得尤為重要。GBW(E)130573樣品經過候選物的篩選、均勻性與穩定性檢驗、聯合多家有資質或權威的實驗室定值、定值結果不確定度的評定、標準物質的申報等工作，最終研制了GBW(E)130573門尼粘度標準物質。該標準物質不確定度評定是否合理準確將直接影響研制標準物質的技術水平，因此，合理的分析不確定度的分量準確進行不確定度評定尤為重要。

1 試驗部分

1.1 樣品

IR 80，茂名魯華化工有限公司生產，優級品。

1.2 測試方法

樣品制備依據GB/T 15340-2008直接法[1]要求進行，門尼粘度測試按照GB/T 1232.1—2000[2]步驟進行。

1.3 儀器

MV2000型門尼粘度計，美國阿爾法公司制造。

2 不確定度來源分析

分析GBW(E)130573門尼粘度標準物質定值不確定度的來源，主要為樣品的均勻性與穩定性、各定值實驗室檢測結果的分散性、試驗溫度、試驗時間、設備轉速。

3 不確定度評定

GBW(E)130573門尼粘度標準物質的不確定度依據JJF 1059.1－2012[3]規定的程序和步驟進行評定。

3.1 不確定度分量1

在GBW(E)130573門尼粘度標準物質研制樣品中任意選取15個樣，重復測定3次門尼粘度值，數據統計采用方差分析法。表1為GBW(E)130573樣品均勻性檢驗結果。

表1 GBW(E)130573門尼粘度均勻性檢驗結果

如果檢驗值小于臨界值，則樣品均勻。由于臨界值（0.05,14,30）的值查表可知為2.31[4]，而GBW(E)130573門尼粘度均勻性檢驗的統計值F為1.80，因此，在95%的置信概率下，GBW(E)130573樣品是均勻的。

GBW(E)130573門尼粘度標準物質均勻性檢驗的標準偏差H按照下式計算，

上式中H為均勻性檢驗的標準偏差；1為組間標準偏差；2為組內標準偏差。

GBW(E)130573橡膠樣品均勻性檢驗引入的不確定度為1。計算得到1為0.0543。

3.2 不確定度分量2

標準物質的穩定性主要為短期穩定性和長期穩定性。標準物質的短期穩定性取決于樣品運輸過程中的穩定性。運輸過程中對樣品影響最大的因素是溫度（高溫），模擬極限溫度60℃，在GBW(E)130573樣品中隨機各選1塊，將其分為4等份，樣品標識后在烘箱（60℃）中分別存放0、3、6和9 d，樣品取出后按照GB/T 15340-2008制樣并調節，然后按GB/T 1232.1-2000進行門尼粘度的測定，并用直線擬合法進行檢驗, 表2為短期穩定性檢驗結果。

表2 GBW(E)130573門尼粘度短期穩定性檢驗結果（60℃）

直線擬合法按照下式進行判斷樣品是否穩定。

式中：1為擬合直線的斜率；

0.952為檢驗臨界值；

（1）為直線斜率的不確定度；

為測量次數。

式中：—直線的標準偏差；

y—測定時間；

（4）

式中：X—時間的標準物質的特性值；

0—擬合直線的截距。

將表2中數據，以代表時間，以代表標準物質的特性值（門尼粘度），擬合成一條直線為=86.4，擬合直線的斜率為零，截距為86.4。當直線的斜率為零時，則樣品的穩定性最好。由于斜率為零，短期穩定性較小可以忽略不計。

在研制的GBW(E)130573門尼粘度標準物質時，按照相同的條件每月重復測試3次門尼粘度值，連續考察了12個月的穩定性，表3為穩定性檢驗結果。

表3 GBW(E)130573門尼粘度穩定性考察及統計結果

將表3的數據，以代表時間，以代表標準物質的特性值（門尼粘度），擬合成一條直線為=-0.0192+86.5，擬合直線的斜率為 0.0192，截距為86.5。

根據公式（3）和（4）求得擬合直線的為0.2036，1為0.0151。

通過12個月的穩定性考察，門尼粘度測試結果見表3。自由度為-2和=0.95分布，查表得知，（0.95，11）=2.20。

（0.95，11）×(1)為0.0332，1?（0.95，11）×(1)，

因此通過12個月的穩定性考察，樣品沒有明顯變化，樣品穩定。

有效期T為12個月穩定性的不確定貢獻為

s=(1)=0.0151×12=0.1812

22= 0.0328，因此不確定度22為0.0328。

3.3 不確定度分量u

邀請合成橡膠行業有資質或權威的15家實驗室對GBW(E)130573定值，表4為GBW(E)130573標準物質定值結果與統計量。

表4 GBW(E)130573門尼粘度標準物質的定值結果與統計值

根據表4數據定值實驗室分散性引入的不確定度按式(5)計算，

為定值實驗室的個數。

3.4 不確定度分量u

在不同溫度下的測定GBW(E)130573樣品的門尼粘度值，溫度對門尼粘度測定有一定的影響見表5。

表5 不同溫度測定GBW(E)130573門尼粘度結果

門尼粘度計模腔工作溫度的變化對其測定結果有影響，不同溫度導致門尼粘度測定結果不同。表5的測定結果擬合為一條直線，其表達式為=-1.716+258.05。當門尼粘度計模腔溫度在(100±0.05)℃的范圍變化時，則門尼粘度值的變化為0.0858。假設均勻分布，則GBW(E)130573由模腔溫度引入的不確定度按式（6）[5]計算:

4=（△/2）/（6）

4=（0.0858/2）/=0.0248

因此，42=0.0006。

3.5 不確定度分量5

門尼粘度計轉速是影響門尼粘度的測定結果的因素之一，表6為不同轉速下門尼粘度測定結果。

表6 不同轉速下GBE（E）130573門尼粘度的測定結果

假設為轉速，為門尼粘度測定值，則擬合為一條直線其表達式為=-6.86+100.27，當門尼粘度計轉速在(2.00±0.02)r/min變化時，則門尼粘度的變化為0.1372。若按照均勻分布，則GBW(E)130573由轉速引入的最大不確定度按照公式（6）計算:

5=（0.1372/2）/=0.0396

因此，52=0016。

3.6 門尼粘度測定時間引入的不確定度u

在時間變化其他測試條件不變的條件下，記錄3.83~4.17min各時間點的門尼粘度值。表7為GBW(E)130573個時間點測試結果。

表7 GBW(E)130573門尼粘度在不同時間下的測定結果

對于門尼粘度計，工作時間對門尼粘度的影響不是很明顯，隨著時間的增加，門尼粘度有逐漸降低的趨勢。以代表時間，以代表門尼粘度，將測試結果擬合為一條直線，表達式為=23.546；用秒表核查門尼粘度計工作時間是否準確，由于檢定的秒表10s內的誤差為0，門尼粘度的工作時間的誤差最大不超過1 s(0.017 min)，則由于時間誤差引起門尼粘度值最大的變化分別為0.400。假設處于均勻分布，則GBW(E)130573測試門尼粘度計時間誤差引入的最大不確定度為

62=（0.400/2）/=0.1155

62=0.0133

4 合成不確定度與擴展不確定度

不確定度各分量都是獨立的，因此合成不確定度c按下式計算，

u==0.35 （7）

在置信概率95%下，= 2.37，則= 2u= 2.37×0.35=0.9。

GBW(E)130573門尼粘度在ML(1+4)100 ℃下的標稱值為 ( 86.6±0.9)。

5 結論

（1）GBW(E)130573標準物質不確定評定，穩定性引入的不確定度較大。

（2）門尼粘度計的工作溫度、轉速、時間在標準允許的范圍內，門尼粘度測定引入不確定度很小，可以忽略不計。

（3）GBW(E)130573標準物質的不確定為0.9。

［1］蔡尙脈,陳鷹.GB/T 15340-2008天然、合成生膠取樣及制樣[S]. 北京:中國標準出版社，2008.

［2］張菊秀,李海鷹,沈輝，等.GB/T1232.1-2000未硫化橡膠用圓盤剪切粘度計進行測定第1部分：門尼粘度的測定[S].北京:中國標準出版社，2000.

［3］葉德培，趙峰,施昌彥. JJF 1059.1-2012測量不確定度評定與表示 [S].北京:中國計量出版社,2012.

［4］全國標準物質管理委員會.標準物質的研制管理與應用[M].北京:中國計量出版社，2010：90-121.

［5］全國標準物質管理委員會.分析測試質量保證[M].沈陽：遼寧大學出版社，2004: 529-593.

Uncertainty Evaluation of GBW(E)130573 Mooney Viscosity Certified Reference Material

1，1,2，1

（1. National Quality Supervision and Inspection Center of Synthetic Rubber, PetroChina Lanzhou Petrochemical Research Center, Gansu Lanzhou 730060，China；2. School of Petrochemical Engineering, Lanzhou University of Technology, Gansu Lanzhou 730050，China）

GBW(E)130573 Mooney viscosity certified reference material was developed. The sources of uncertainty of GBW(E)130573 Mooney viscosity certified reference material were analyzed according to JJF 1059.1-2012. The results show that main influencing factors include the dispersity of measurement results of all laboratories, homogeneity and stability of samples, experimental temperature, experimental time, rotating speed of apparatus;The uncertainty of GBW(E)130573 Mooney viscosity certified reference material is 0.9.

Uncertainty; Evaluation; Standard substance; Mooney viscosity

TQ 333.3

A

1671-0460（2017）08-1546-04

2017-01-04

黃世英（1979-），女，山東省泰安市人，工程師，碩士研究生，研究方向：主要從事合成橡膠產品質量監督檢驗及檢測方法的開發研究工作。