CN107589077A - 一种树脂黑切片的蓝相测试评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种树脂黑切片的蓝相测试评价方法，包括以下步骤：（ⅰ）标准白板校正；（ⅱ）标准黑板校正；（ⅲ）样品准备；（ⅳ）数据测试；（ⅴ）绘制标准曲线、计算线性方程；（ⅵ）精密度评估；（ⅶ）准确性评估。本发明不需要对切片进行注塑成样条等前处理，分析过程中不消耗其它材料或破坏样品，分析速度快、重现性好、准确度高、成本低、测试过程无污染，弥补了树脂黑切片在色彩表达上，蓝相评价方法的技术空缺。

Description

一种树脂黑切片的蓝相测试评价方法

技术领域

本发明属于树脂切片颜色的分析管理领域，具体涉及一种树脂黑切片的蓝相测试评价方法。

背景技术

树脂是指相对分子量不确定但通常较高，常温下呈固态、中固态、假固态，有时也可以是液态的有机物质。早期人们对树脂的应用，仅限于天然树脂，随着社会经济的发展，人们的生活水平逐步提高，合成树脂的应用范围远大于天然树脂，合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物，广泛应用于塑料制造，是制造合成纤维、涂料、胶粘剂、绝缘材料等的基础原料。

近年来，随着环保要求的提高，国内外企业对树脂黑切片的需求量逐年增加，在生产过程中，根据合成树脂的原料情况，生产出来的合成树脂大多数为白色颗粒，通常在后期的加工过程中，加入黑色添加物对合成树脂进行物理或化学的有色改性，树脂颗粒和色母粒经过螺杆挤压进行二次造粒形成有色合成树脂，产出的合成树脂黑切片所显现出的黑色，在视觉上呈现出偏蓝相或偏红相。由于蓝相黑在视觉上更接近于纯度黑色，红相黑偏离纯度黑色，所以下游行业普遍对蓝相黑切片的认同度高于红相。以往颜色评价方法，常采用经验丰富的标准观察者，通过对待测样品的目视观察，给出主观经验评价，但在蓝相区域内，视觉的分辨能力在方向上会有所改变，采用比色法分析蓝相程度，会受到外界因素的影响和制约，存在较大误差，这种方法往往是因人而异，结果各不相同，分析人员需具备丰富经验，且不可替代性强，难以用直观的方式表示蓝相程度，所以用科学技术方法对黑色蓝相进行评价势在必行。

随着科技的发展，在各行业的颜色管理领域，色差仪是常用高精度仪器，用来快速测定样品的颜色及色差，利用L*a*b*色空间法原理，能够直观表达各种物色。色差仪在各行各业已有广泛应用，例如在尼龙工业中，也常用色差仪检测尼龙切片的黄度指数，国内外已有采用色差仪测定评价塑料及纤维的白度、亮度及色差的方法，但对黑色蓝相程度进行评价是颜色管理领域的技术难题，采用色差仪测定评价树脂黑切片的蓝相程度仍尚未见报。

L*a*b*色空间法，是在1931年国际照明委员会（CIE）提出XYZ三刺激值的基础上，给出比Yxy色空间更为均匀的相对于视差的色差，是一种通过某种符号（如数字）表示物体颜色的方法，常用于实验室和产品开发研究中的高精度色彩分析和管理。

根据CIE曾给出的人眼相符的光谱灵敏度曲线（即配色函数）中，分别在红绿蓝三个不同波长有高灵敏度，所以颜色被认为是物体所收到的光线中不同成分（色刺激）的合成物。色差仪既是模拟人眼对红、绿、蓝光感应的光学测量仪器，可以对被测物体进行多角度分析，采用过滤传感器测量XYZ三刺激值（刺激值=光源的光谱能量分布×试样光谱反射比×配色函数），对L*a*b*色空间进行计算，所有的颜色都可以通过任何一种L*a*b*颜色标尺被感知并测量，如图1所示，其中L轴为亮度轴，0为黑，100为白；a轴为红绿轴，正值为红，负值为绿，0为中性色；b轴为黄蓝轴，正值为黄，负值为蓝，0为中性色。

这些标尺可以用来表示试样与标样的颜色差异，通常以Δa、Δb、ΔL为标识符，常按公式 ΔE*=1/2[(ΔL*)+(Δa*)+(Δb*)]计算ΔE，被定义为样品的总色差，但其不能表示色差的偏移方向，故不能用以评价黑切片的蓝相程度。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种树脂黑切片的蓝相测试评价方法。

本发明的技术方案是：

一种树脂黑切片的蓝相测试评价方法，包括以下步骤：

（ⅰ）标准白板校正

开启色差仪电源开关，将准备好的标准白板放置于测试区，对色差仪进行条件设置后，开始标准白板校正，片刻后校正完毕；

（ⅱ）标准黑板校正

取下标准白板，将准备好的标准黑板放置于测试区，对色差仪进行条件设置后，开始标准白板校正，片刻后校正完毕；

（ⅲ）样品准备

将待测切片盛放在直径30mm的载物皿中，将切片填满容器并压实，确保载物皿底部透明洁净，将载物皿放置于测试区；

（ⅳ）数据测试

设置色差仪测试条件，设置完成后开始测试，重复进行三次，记录蓝光反射系数B值；

（ⅴ）绘制标准曲线、计算线性方程

绘制蓝光反射系数B值与蓝相黑物添加量的相关标准曲线，计算线性方程，用来对不同样品进行测试及评价；

（ⅵ）精密度评估

在步骤（ⅳ）的测试条件下，对不同样品进行多次重复测试，记录B值，进行数据处理，计算每组数据的平均值、极差和变异系数，对方法的精密度进行评估；

（ⅶ）准确性评估

在基料中添加已知含量的蓝相黑色添加物，制备改色切片，在该检测条件下进行回收率测试，使用实际测量差值与理论差值之比，对方法的准确性进行评估。

所述步骤（ⅰ）中色差仪的条件设置包括：设置测量条件为测试皿测量；测量选项为自动平均测量1次数；观察条件为色空间L*a*b*；校正模式为用户校正-白板校正模式。

所述步骤（ⅱ）中色差仪的条件设置包括：设置测量条件为测试皿测量；测量选项为自动平均测量1次数；观察条件为标准观察者2°、光源C；校正模式为用户校正模式。

所述步骤（ⅳ）中色差仪测试条件为：L*a*b*色空间，选用色彩参数B（ASTM E313-73）， 2°标准观察视角，C光源，不包含紫外线的太阳光。

所述蓝光反射系数B值与蓝相黑物添加量的相关标准曲线方程为y = -0.0989x +2.1794，相关系数R² = 0.9966，B值越低，表示样品颜色越偏于蓝相，更接近于纯度黑色。

本发明的有益效果是：

本发明采用色差仪进行黑切片的蓝相程度测试，不需进行样品前处理，直接将切片盛放在直径30mm的透明洁净载物皿中待测，选用L*a*b*色空间，选用色彩参数B（ASTM E313-73），2°标准观察角，C光源条件下进行测试。经测试，该方法测定的蓝光反射系数B值与样品中蓝相炭黑的添加量呈良好的线性关系，相关系数为0.9966，灵敏度为0.0989g/L，对蓝相炭黑添加分辨量达0.5834g/L，回收率在91.01%~106.17%之间，重复性测试变异系数小于2.63%，表明该方法具有良好的检测评价能力，准确性高，精密度好，并适用于多种树脂黑切片的蓝相测试评价。

本发明不需要对切片进行注塑成样条等前处理，分析过程中不消耗其它材料或破坏样品，分析速度快、重现性好、准确度高、成本低、测试过程无污染，弥补了树脂黑切片在色彩表达上，蓝相评价方法的技术空缺。

附图说明

图1是色差仪Lab色度轴；

图2本发明中所使用的色差仪；

图3是本发明实施例1中蓝相炭黑添加量与蓝光反射系数B值的线性曲线；

图4是本发明实施例2中不同蓝相黑色母含量的PET切片重复性实验效果。

其中：

1 测试区 2 显示区

3 操作区。

具体实施方式

下面结合说明书附图及实施例对本发明一种树脂黑切片的蓝相测试评价方法进行详细说明：

一种树脂黑切片的蓝相测试评价方法，包括以下步骤：

（ⅰ）标准白板校正

标准白板校正，开启电源开关，将准备好的标准白板放置于测试区。点击操作按钮区“Menu”按钮，进入单机设置界面，点击 “←”“→”选择测量条件选项，点击“OK”按钮进入条件设置，点击“↑”“↓”选择测试皿测量，点击“OK”按钮确定选项；点击操作按钮区“Menu”按钮，进入单机设置界面，点击 “←”“→”选择测量选项，点击“OK”按钮进入设置，点击“↑”“↓”选择自动平均测量（1-10）1次数，点击“OK”按钮确定选项；点击操作按钮区“Menu”按钮，进入单机设置界面，点击 “←”“→”选择观察条件选项，点击“OK”按钮进入设置，点击“↑”“↓”选择色空间L*a*b*，点击“OK”按钮确定选项；点击操作按钮区“Menu”按钮，进入单机设置界面，点击 “←”“→”选择校正选项，点击“OK”按钮进入设置，点击“↑”“↓”选择用户校正，点击“OK”按钮确定选项，点击“↑”“↓”选择白板校正，点击“OK”按钮确定选项；点击操作按钮区“Menu”按钮，进入单机设置界面，点击 “←”“→”选择测量条件选项，点击“OK”按钮进入条件设置，点击“↑”“↓”选择右下角用户校正按钮，点击“OK”按钮，等待3秒，再次点击“OK”按钮，标准白板校正完毕。

（ⅱ）标准黑板校正

标准黑板校正，取下标准白板，将准备好的标准黑板放置于测试区。点击操作按钮区“Menu”按钮，进入单机设置界面，点击 “←”“→”选择测量条件选项，点击“OK”按钮进入条件设置，点击“↑”“↓”选择测试皿测量，点击“OK”按钮确定选项；点击操作按钮区“Menu”按钮，进入单机设置界面，点击 “←”“→”选择测量选项，点击“OK”按钮进入设置，点击“↑”“↓”选择自动平均测量（1-10）1次数，点击“OK”按钮确定选项；点击操作按钮区“Menu”按钮，进入单机设置界面，点击 “←”“→”选择观察条件选项，点击“OK”按钮进入设置，点击“↑”“↓”选择标准观察者2°，点击“OK”按钮确定选项，选择光源C，点击“OK”按钮确定选项；点击操作按钮区“Menu”按钮，进入单机设置界面，点击 “←”“→”选择校正选项，点击“OK”按钮进入设置，点击“↑”“↓”选择用户校正，点击“OK”按钮确定选项，点击“↑”“↓”选择用户校正，点击“OK”按钮确定选项；点击操作按钮区“Menu”按钮，进入单机设置界面，点击 “←”“→”选择测量条件选项，点击“OK”按钮进入条件设置，点击“↑”“↓”选择右下角用户校正按钮，点击“OK”按钮，等待3秒，再次点击“OK”按钮，标准黑板校正完毕。

（ⅲ）样品准备

将待测切片盛放在直径30mm的载物皿中，将切片填满容器并压实，载物皿底部须透明洁净，将载物皿放置于测试区。

（ⅳ）数据测试

点击操作按钮区“Menu”按钮，进入单机设置界面，点击 “←”“→”选择测量条件选项，点击“OK”按钮进入条件设置，点击“↑”“↓”选用L*a*b*色空间，选用色彩参数B（ASTM E313-73）， 2°标准观察视角，C光源（不包含紫外线的太阳光）进入测试界面，按下“enter”键读取数值，重复进行三次，记录蓝光反射系数B值。

（ⅴ）绘制标准曲线、计算线性方程

绘制B值与蓝相黑物添加量的相关标准曲线，计算线性方程，用来对不同样品进行测试及评价。

（ⅵ）精密度评估

在该检测条件下，对不同样品进行多次重复测试，记录B值，进行数据处理，计算每组数据的平均值、极差和变异系数，对该方法的精密度进行评估。

（ⅶ）准确性评估

在基料中添加已知含量的蓝相黑色添加物，制备改色切片，在该检测条件下进行回收率测试，使用实际测量差值与理论差值之比，对该方法的准确性进行评估。

本发明方法的蓝光反射系数B与蓝相黑物添加量的相关标准曲线方程为y = -0.0989x + 2.1794，相关系数R² = 0.9966，B值越低，表示样品颜色越偏于蓝相，更接近于纯度黑色。经计算，该方法灵敏度为0.0989g/L，能够对蓝相炭黑添加分辨量达0.5834g/L。

本发明方法的重复性测试中，在经色母改色的PET切片中，色母含量在2%~8%时，其变异系数在0.82%~2.63%之间。

本发明方法的回收率测试中，采用公式：回收率%=（|测试值-空白值|/d理论值）×100%，在蓝相炭黑添加量为1g/L~4g/L的尼龙切片中，其回收率在91.01%~106.17%之间。

本发明在C光源（相关色温为6774K，不包含紫外波长区的日光），2°标准观察角色下，采用蓝光反射系数B（Blue Directional Reflectance Factor）评价黑切片的蓝相程度，采用如下计算公式：

其中Z为三刺激值，为蓝光系数；为CIE标准观察者配色函数(1931年)；S(λ)为光源的相对光谱能量分布；R(λ)为试样色谱反射比。

所以经测量的Z值越大，B值越大，物色远离蓝相，偏黄；Z值越小，B值越小，物色接近蓝相，偏蓝。往往偏于蓝相的黑色，在视觉上更接近于纯度黑色。

本发明利用CR-5台式色差仪，如图2，具有高精度的测色和配色能力，性能稳定，根据L*a*b*空间原理，测量显示出样品蓝光反射系数B值，用以评价树脂黑切片的蓝相程度，适合企业内、外部色彩评价和数据管控，B值越低，表明颜色偏于蓝相，视觉上越接近于纯度黑色。

实施例1：标准曲线测试

通过对不同蓝相炭黑含量的尼龙6切片进行蓝相测试，绘制蓝相炭黑添加量与蓝光反射系数B值的标准曲线，评价该方法的检测能力，步骤如下：

1.进行聚合实验，合成炭黑添加量分别为1g、3g、6g、9g、12g的改性尼龙6切片，待测；

2.打开色差仪，选择L*a*b*色空间，2°标准观察角，C光源，色彩参数B（ASTM E313-73）进行黑板白板校正；

3.将不同切片盛放在透明洁净的载物皿中，填满并压实，将载物皿放在测试区；

4.对不同切片分别进行测试，记录蓝光反射系数B值，并绘制标准曲线，计算分析线性方程及相关性，如表1所示。

表1 不同蓝相炭黑添加量的PA6切片标准曲线测试

图3可见，在1g/L~12g/L蓝相炭黑添加量的尼龙改色切片中，蓝光反射系数B值与添加量成良好线性关系，线性方程为y = -0.0989x + 2.1794，相关系数R² = 0.9966，B值越低，表明颜色偏于蓝相，视觉上越接近于纯度黑色。经计算，该方法灵敏度为0.0989g/L，以10倍空白的标准偏差所对应的浓度计算最小检出限为0.5834g/L，表明该方法能够对蓝相炭黑添加分辨量达0.5834g/L,具有良好的检测评价能力。

实施例2：精密度测试

精密度是表示测量的再现性，通过变异系数（相对标准偏差RSD）评价分析方法的精密度，仪器分析中，通常要求变异系数小于5%。

将蓝相黑色母含量分别为2%、4%、6%、8%的改性黑色PET切片进行重复性测试7次，记录蓝光反射系数B值， 并计算极差及变异系数，评价该方法的精密度，如表2。

表2 黑色PET切片的重复实验

图4可见，经蓝相黑色母改色的PET切片中，色母含量在2%~8%时，其变异系数在0.82%~2.63%之间，均小于5%，表明该方法重现性好，具有良好的精密度。

实施例3：准确度测试

准确度是指测得值与真值之间的符合程度，指在一定实验条件下多次测定的平均值与真值相符合的程度，以误差来表示，常用加入被测定组分的纯物质进行回收试验来估计和确定准确度，利用公式计算回收率。

回收率%=（|测试值-空白值|/d理论值）×100%

仪器分析中，一般要求回收率范围在80%~120%之间。

利用实施例1中，该方法对尼龙切片测试的标准曲线，进行外标法分析，不加入蓝相炭黑改色的尼龙6切片作为空白对照样品，对不同蓝相炭黑添加量改色后的尼龙切片进行蓝相测试，并利用公式计算回收率，如表3所示

表3 不同蓝相炭黑添加量尼龙6切片黑度回收率测试

实验表明，在蓝相炭黑添加量为1g/L~4g/L的改色尼龙切片中，其回收率在91.01%~106.17%之间，符合80%~120%范围内，可见该方法具有良好的准确性。

Claims (5)

1. 一种树脂黑切片的蓝相测试评价方法，其特征在于：包括以下步骤：

（ⅰ）标准白板校正

开启色差仪电源开关，将准备好的标准白板放置于测试区，对色差仪进行条件设置后，开始标准白板校正，片刻后校正完毕；

（ⅱ）标准黑板校正

取下标准白板，将准备好的标准黑板放置于测试区，对色差仪进行条件设置后，开始标准白板校正，片刻后校正完毕；

（ⅲ）样品准备

将待测切片盛放在直径30mm的载物皿中，将切片填满容器并压实，确保载物皿底部透明洁净，将载物皿放置于测试区；

（ⅳ）数据测试

设置色差仪测试条件，设置完成后开始测试，重复进行三次，记录蓝光反射系数B值；

（ⅴ）绘制标准曲线、计算线性方程

绘制蓝光反射系数B值与蓝相黑物添加量的相关标准曲线，计算线性方程，用来对不同样品进行测试及评价；

（ⅵ）精密度评估

在步骤（ⅳ）的测试条件下，对不同样品进行多次重复测试，记录B值，进行数据处理，计算每组数据的平均值、极差和变异系数，对方法的精密度进行评估；

（ⅶ）准确性评估

在基料中添加已知含量的蓝相黑色添加物，制备改色切片，在该检测条件下进行回收率测试，使用实际测量差值与理论差值之比，对方法的准确性进行评估。

2.根据权利要求1所述的一种树脂黑切片的蓝相测试评价方法，其特征在于：所述步骤（ⅰ）中色差仪的条件设置包括：设置测量条件为测试皿测量；测量选项为自动平均测量1次数；观察条件为色空间L*a*b*；校正模式为用户校正-白板校正模式。

3.根据权利要求1所述的一种树脂黑切片的蓝相测试评价方法，其特征在于：所述步骤（ⅱ）中色差仪的条件设置包括：设置测量条件为测试皿测量；测量选项为自动平均测量1次数；观察条件为标准观察者2°、光源C；校正模式为用户校正模式。

4. 根据权利要求1所述的一种树脂黑切片的蓝相测试评价方法，其特征在于：所述步骤（ⅳ）中色差仪测试条件为：L*a*b*色空间，选用色彩参数B（ASTM E313-73）， 2°标准观察视角，C光源，不包含紫外线的太阳光。

5. 根据权利要求1所述的一种树脂黑切片的蓝相测试评价方法，其特征在于：所述蓝光反射系数B值与蓝相黑物添加量的相关标准曲线方程为y = -0.0989x + 2.1794，相关系数R² = 0.9966，B值越低，表示样品颜色越偏于蓝相，更接近于纯度黑色。