紅外光譜測定2，6-二叔丁基對甲酚檢測限的研究

喬琦，劉燕，王儲，張向英

(中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300)

0 引言

潤滑油由基礎(chǔ)油和添加劑組成，添加劑能改善潤滑油的各種性能及其應(yīng)對各種苛刻工況下工作要求的能力，其中抗氧劑是一種最常用的潤滑油添加劑，它的作用是改善潤滑油的氧化穩(wěn)定性，防止過快的生成漆膜、油泥，保證油品的質(zhì)量，從而延長設(shè)備的使用壽命。目前工業(yè)油中普遍使用的抗氧劑是T501，由于設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生高溫，在空氣等氧化物存在下會氧化反應(yīng)，油品中起到氧化抑制作用的抗氧劑會分解、消耗，導致含量變低直至完全消耗，導致油品產(chǎn)生酸性油泥等氧化產(chǎn)物腐蝕設(shè)備，造成設(shè)備損壞。為了便于監(jiān)測油品中抗氧劑含量、確保油品質(zhì)量，有必要建立一種簡潔、快速、準確地測定抗氧劑含量的測定方法，從而防止因油品氧化而引起設(shè)備故障[1]。

傅立葉變換紅外光譜是油品檢測中行之有效的一種方法。它具有掃描速度快、分辨率高、靈敏度高、測量范圍寬等特點。但是得到一張紅外光譜圖的過程中影響因素較多，如高頻隨機噪音、基線漂移、組分之間的干擾等，另外，光程的變化也會對光譜產(chǎn)生影響[2]，這些問題對油品準確檢測帶來挑戰(zhàn)。

本文采用在基礎(chǔ)油中加入定量的抗氧劑，配制不同質(zhì)量分數(shù)的標準樣品，在不同的池程下建立標準曲線，用于測定潤滑油中抗氧劑的含量，并確定不同池程長下抗氧劑T501的檢測限下限，為油品檢測提供了準確的信息，從而判斷油品質(zhì)量。

1 試驗部分

1.1 試驗儀器與試劑

傅立葉變換紅外光譜儀，Thermo Scientific Nicolet Is 5 型； 可拆卸的液體池，程長1 mm、3 mm，KBr窗片，墊片；使用OMINC Specta軟件。

梅特勒電子天平，精度為mg。

2,6-二叔丁基對甲酚(T501)(分析純)。

基礎(chǔ)油：環(huán)烷基變壓器油。

1.2 試驗方法

本文采用氧化安定性和溶解性良好的環(huán)烷基變壓器油作為基礎(chǔ)油，在基礎(chǔ)油中溶解定量的T501，制備了質(zhì)量分數(shù)從0.025%～0.5%的十一種不同含量的標準樣品，其中三個用于標準曲線的準確度分析。用T501標準溶液在紅外光譜下選用光程長為1 mm、3 mm三種光程長掃描3650 cm-1(A3650)的吸收值與T501的百分比濃度繪制標準曲線，確定不同光程長下T501的檢測限下限，進一步確定傅立葉變換紅外光譜儀測定抗氧劑T501檢測限。

1.3 光譜采集

Thermo Scientific Nicolet Is 5 型紅外光譜儀采用OMINC Specta 軟件，光譜采集范圍4000～400 cm-1。在紅外光譜儀預熱0.5 h后，將不加試樣的液體池放入樣品池中，光譜掃描范圍4000～400 cm-1，掃描16次后采集背景譜圖，設(shè)為空白參比。用注射器吸取樣品充滿液體池，用溶劑洗凈液體池外多余的試樣后吹凈，將裝滿試樣的液體池置入樣品池中，采集試樣在OMINC Specta 軟件掃描16次后各個樣品的吸光度，依次建立各個光程長的標準曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 2,6-二叔丁基對甲酚分析峰的選擇

T501為一種受阻酚類抗氧劑，被廣泛應(yīng)用于車用潤滑油、工業(yè)潤滑油和潤滑脂中[3]。T501的OH分析峰如圖1所示，可以看出在3650 cm-1處的譜帶對濃度的變化最為敏感，所以選擇3650 cm-1處的OH基團的伸縮振動為T501定量分析的譜帶[4]。

圖1 T501特征吸收峰

2.2 1 mm標準曲線的建立以及驗證

2.2.1 光程長1 mm標準曲線的建立

將配置的標準樣品依次注滿光程長為1 mm的液體池，采集各個濃度試樣的特征吸收峰，見圖1。依次測定各個濃度試樣的特征峰面積，得到峰面積與質(zhì)量分數(shù)之間的線性關(guān)系，圖2中以樣品的質(zhì)量分數(shù)為橫坐標，對應(yīng)吸光度為縱坐標，可以得到線性方程：y=1.0144x+0.0005，相關(guān)性R2=0.9997，說明1 mm標準曲線具有較好的線性相關(guān)性，可以滿足實際檢測工作的需要。

圖2 1 mm標準曲線的一元性線性關(guān)系

2.2.2 準確度驗證

為了驗證1 mm標準曲線的準確性并確定其最低檢測限，分別配置不同含量的T501，經(jīng)過傅立葉紅外光譜分析后，通過內(nèi)部軟件計算油樣中抗氧劑的含量，并確定1 mm標準曲線下的T501最低檢測限。見表1。

表1 1 mm標準曲線的準確度驗證 %

由表1中數(shù)據(jù)可以得出， T501實際含量在0.05%時，測量值分別為0.048%和0.053%，兩次測量值之差為0.005%，超過標準SH/T 0802-2007中要求的0.002%～0.004%，相對誤差達到了4%和6%，故確定1 mm標準曲線下T501的最低檢測限為0.05%。

2.3 3 mm標準曲線的建立以及驗證

2.3.1 光程長3 mm標準曲線的建立

將配置的標準樣品依次注滿光程長為3 mm的液體池，采集各個濃度試樣的特征吸收峰，見圖3。依次測定各個濃度試樣的特征峰面積，得到峰面積與質(zhì)量分數(shù)之間的線性關(guān)系，以樣品的質(zhì)量分數(shù)為橫坐標，對應(yīng)吸光度為縱坐標，可以得到線性方程：y=3.1034x-0.0315，相關(guān)性R2=0.9984，說明3 mm標準曲線具有較好的線性相關(guān)性，可以滿足實際檢測工作的需要。見圖4。

圖3 不同濃度T501特征吸收峰

圖4 3 mm標準曲線的一元性線性關(guān)系

2.3.2 準確度驗證

為了驗證3 mm標準曲線的準確性并確定其最

低檢測限，分別配置不同含量的T501，經(jīng)過傅立葉紅外光譜分析后，通過內(nèi)部軟件計算油樣中抗氧劑的含量，并確定3 mm標準曲線下的T501最低檢測限。見表2。

表2 3 mm標準曲線的準確度驗證 %

由表2中數(shù)據(jù)可以得出， T501實際含量在0.01%時，測量值分別為0.008%和0.013%，兩次測量值之差為0.005%，超過標準SH/T 0802-2007中要求的0.002%～0.004%，相對誤差達到了20%和30%，故確定3 mm標準曲線下T501的最低檢測限為0.01%。

3 應(yīng)用舉例

隨機抽取5個變壓器油、冷凍機油樣品，測定油品中抗氧劑含量并對兩個標準曲線的準確度進行進一步的驗證，以確保其在實際使用中的準確性，抽查結(jié)果見表3。

表3 標準曲線準確性的驗證 %

從表3可以得出， 1 mm與3 mm標準曲線都能夠很好地滿足實際應(yīng)用中的要求，為潤滑油的科研與生產(chǎn)提供了可靠依據(jù)。

4 結(jié)論

(1)分別建立T501在1 mm、3 mm的標準曲線并建立回歸方程，1 mm標準曲線的回歸方程為y=1.0144x+0.0005，相關(guān)性R2=0.9997，3 mm標準曲線的回歸方程為y=3.1034x-0.0315，相關(guān)性R2=0.9984。

(2)確定1 mm和3 mm的標準曲線的最低檢測限，分別為0.05%和0.01%(質(zhì)量分數(shù))。

(3)將兩種標準曲線應(yīng)用到實際生產(chǎn)與研究的工作中，可快速、準確地定量分析潤滑油中抗氧劑T501的含量。