浸漬紙層壓定向刨花板地板甲醛釋放量測量的不確定度評估

李軍章，李光榮，劉 誼，李 暉，王 宵，蔡 芳

（1.湖北省林業科學研究院，湖北 武漢 430075；2.湖北生態工程職業技術學院，湖北 武漢 430200）

脲醛樹脂膠黏劑是以甲醛和尿素等為主要原料生產的一種熱固性膠黏劑，其粘合接強度高，生產成本低廉，被廣泛應用于人造板材生產等行業，但脲醛樹脂固化后會釋放甲醛氣體，致使成品板材也存在揮發甲醛的缺點。甲醛是一種對人體呼吸系統和免疫系統均有嚴重危害的有毒氣體，近年來室內空氣甲醛超標事件時有發生，而人造板及其制品釋放的甲醛是其主要污染來源之一，因此甲醛釋放量是衡量其板材質量優劣的最重要指標[1]。因而對產品的甲醛釋放量準確檢測和科學評估尤為重要。目前，普遍應用測量不確定度技術來判斷檢測結果的可靠程度，測量不確定度是表征合理地賦予被測量值的分散性，與測量結果相聯系的參數[2]，即不確定度定量表示了測量結果的可信程度。測量不確定度評定目前已廣泛應用于實驗室檢驗檢測等領域[3]。本文依據JJF 1059.1-2012《測量不確定度的評定與表示》[2]，以分光光度法測定浸漬紙層壓定向刨花板地板[4]的甲醛釋放量，對測量過程中各不確定度分量進行分析和評估。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

721分光光計（上海佑科儀器公司）；乙酰丙酮、乙酸銨均為國產優級純（國藥集團化學試劑有限公司）；甲醛標準溶液100 mg/L（中國計量科學研究院）。

1.2 試驗方法

浸漬紙層壓定向刨花板地板的甲醛釋放量的測定，依照文獻[1]中40 L干燥器法進行：地板試件制作為長300 mm，寬150 mm，試件的四邊和背面均用不含甲醛的鋁膠帶密封，經平衡處理后置于底部放置有20 mL蒸餾水的結晶皿的40 L干燥器中，在 (20±0.5)℃室溫條件下放置24 h，地板釋放的甲醛被20 mL蒸餾水所吸收，此吸收液的甲醛含量即為浸漬紙層壓定向刨花板地板的甲醛釋放量。

吸收液的甲醛含量采用乙酰丙酮分光光度法進行測定：分別移取l0 mL乙酰丙酮溶液（體積分數0.4%）、l0 mL乙酸銨溶液（質量分數20%）和l0 mL待測液于50 mL帶塞三角瓶中，蓋塞搖勻并放到 (60±1)℃的水槽中加熱10 min顯色，然后把它放在避光處約1 h，冷卻至室溫。在分光光度計上412 nm波長處，以蒸餾水作為參比溶液測定待測液吸光度，根據吸光度由標準曲線擬合得到吸收液的甲醛含量。試樣共進行6次重復試驗。同時進行標準工作曲線測定，使用甲醛標準溶液分別配制成0.00、0.25、0.50、1.00、2.50、5.00 mg/L的標準系列工作溶液，同時用乙酰丙酮分光光度法分別測定吸光度，繪制標準曲線。標準曲線平行2次試驗。

2 不確定度來源分析

由試驗過程和試驗方法可知，測量不確定度來源主要有5個方面：1)樣品的重復測定引入的不確定度 ，2)試件制作尺寸偏差引入的不確定度，3)標準物質認定值引入的不確定度，4)測定吸收液中甲醛濃度引入的不確定度，5)計算結果數值修約引入的不確定度。

3 不確定度各分量計算

3.1 樣品的重復測定引入的不確定度

在重復性條件下，對浸漬紙層壓定向刨花板地板試樣重復6次測定，因為重復測定引入的不確定度綜合體現了整個實驗過程中的隨機影響，所以在其它不確定度分量評估分析時不再重復考慮隨機影響，該不確定度采用極差法[2]計算。結果見表1。

表1 樣品的重復測定引入的不確定度

3.2 試件制作的尺寸偏差引入的不確定度

試件被測表面積規定為450 cm2，試件長度300 mm，寬度150 mm，長度與寬度誤差均為±0.5 mm，則尺寸最大偏差為0.5×300+0.5×150=225(mm2)，按矩形分布，包含因子，則試件制作的尺寸偏差引入的不確定度u(A)為：u其相對標準不確定度urel(A)為：urel(A)=130/450=0.289%。

3.3 標準物質認定值的不確定度

甲醛標準物質質量濃度認定值100 mg/L，其不確定度U=3%，k=2，則標準物質認定值的相對標準不確定度urel(B)=3%/2=1.5%。

3.4 測定吸收液甲醛濃度c引入的不確定度

該分量主要由2因素組成：①標準系列溶液配制所用玻璃量具校準，②標準曲線擬合。

1）標準系列溶液配制所用玻璃量具校準引入的不確定度。配制標準系列溶液時分別使用吸量管和容量瓶等玻璃量具（具體見表2），根據JJG 196-2006《常用玻璃量器檢定規程》，玻璃量具均有最大容量允差[5]，假設允差按三角形分布，包含因子，單個量具不確定度及相對標準不確定度見表2，其中100 mL容量瓶使用了5支。

上述各量具不確定度分量彼此獨立不相關，則量具校準引入的相對合成標準不確定度urel(J)為[6]：

2）擬合標準曲線時引入的不確定度。標準工作曲線平行2次試驗，曲線濃度系列及其對應吸光度測定值見表3。

表2 標準系列溶液配制所用量具校準引入的不確定度

用最小二乘法得擬合一元線性方程：Ab=0.080c+0.024，r=0.9998，試樣重復6次測定（見表1），則擬合標準曲線引入的不確定度u(H)為：

表3 標準曲線測定結果

擬合標準曲線引入的相對標準不確定度urel(H)為：

3）測定吸收液甲醛濃度c引入的不確定度的合成。標準系列溶液配制所用玻璃量具校準引入的不確定度和擬合標準工作曲線引入的不確定度，此2項子分量不確定度彼此獨立，則測定吸收液甲醛濃度c引入的相對合成標準不確定度urel(c)為：

3.5 計算結果數值修約引入的不確定度

4 標準不確定度的合成和擴展

綜合上述分析，所述5項不確定度分量來源彼此獨立不相關，則相對合成標準不確定度urel為：

合成標準不確定度uc(y)為：

按照慣例，一般測量取包含概率P=95%，包含因子k=2，依據化學分析測量不確定度的數字修約一般采用只進不舍的原則[7]進行修約，且不確定度的位數應與測量結果位數保持一致，因此，浸漬紙層壓定向刨花板地板甲醛釋放量測量的擴展不確定度U為：U=k×uc(y)=0.06mg/L。

5 結果表示

浸漬紙層壓定向刨花板地板甲醛釋放量表示為：(0.66±0.06)mg/L，k=2，其中擴展不確定度U=0.06 mg/L。

6 結語

通過各不確定度分量的分析可知，由吸收水中甲醛含量測定引入的不確定度貢獻最大（主要由它的子分量標準曲線擬合引入），其次為樣品的重復測定、標準物質認定值等因素引入的不確定度，而數值修約和試件制作尺寸偏差引入的不確定度與前三者相比較小，可忽略不計。因此，在標準曲線測定時應嚴謹操作，并增加平行試驗次數，盡量使用較高純度的標準溶液，以盡量降低不確定度，提高測量水平。