實驗?zāi)康?/span>
聚酯多元醇預(yù)聚體是聚氨酯生產(chǎn)過程中的中間體。是由聚酯多元醇與多異氰酸根的預(yù)聚而成。NCO 含量是聚氨酯生產(chǎn)中的重要指標，由于化學(xué)法的簡便和經(jīng)濟，在實際測定中有很大應(yīng)用價值。化學(xué)法測定-NCO 最常用的采用甲苯-二正丁胺滴定法。

利用美國BRIMROSE公司的Luminar 5030近紅外光譜儀對聚酯多元醇的預(yù)聚體中NCO含量進行建模檢測實驗，以考察儀器對聚酯多元醇的預(yù)聚體中NCO含量檢測的可行性及準確性。

實驗部分
儀器：
實驗儀器為美國BRIMROSE 公司生產(chǎn)的Luminar 5030 便攜式AOTF 近紅外光譜儀，水浴鍋。主要部件包括：光學(xué)部分、控制部分、電源適配器、筆記本電腦。實驗所用的參數(shù)設(shè)置為：波長范圍：1100nm～2300nm；波長增量：2.0nm；掃描次數(shù)：300；掃描模式：Ratio模式。
儀器所用檢測器為InGaAs，Snap!光譜采集處理軟件，The Unscrambler定量分析軟件。

樣品準備：
本實驗樣品全部由XXX有限公司提供，聚酯多元醇的預(yù)聚體樣品呈淡紅色粘稠膠狀物質(zhì)，以小玻璃瓶盛裝，共49個。因樣品玻璃瓶瓶口太小不易檢測，而且樣品在常溫下不流動，不能以檢測液體的方式檢測，所以我們將樣品先進行80℃水浴加熱，倒入鋁塑模具（取出片劑后的包裝板）中，制成藥片狀，冷卻后直接放在儀器探頭上方進行檢測。

實驗方法：
儀器使用BRIMROSE公司專用的SNAP!掃描軟件進行光譜采集。為獲得良好的光譜數(shù)據(jù)，應(yīng)在穩(wěn)定嚴格的實驗條件下進行光譜掃描，本實驗中掃描模式設(shè)為“Ratio mode”，因為這種方式可以有效地扣除背景變化帶來的影響。
因樣品在做成藥片狀后，尚存在流動性，粘性很大，不能直接檢測，需將儀器出光孔朝上，將樣品放置于出光孔位置，隔著塑料膜進行檢測?？紤]到盛放樣品的塑料片的材質(zhì)對掃描光譜的影響，實驗中每個樣品采集三次光譜。

實驗結(jié)果
光譜處理：
為獲得良好的光譜數(shù)據(jù)，我們要對所得到的光譜進行處理，轉(zhuǎn)化為吸收光譜，圖中的樣品光譜排列比較緊密，光譜與光譜之間的相似性較強，采集到的光譜中信息含量豐富。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 聚酯多元醇的預(yù)聚體樣品的原始吸收光譜圖

在建立模型前，首先需對掃描到的原始吸收光譜進行光譜預(yù)處理，以消除噪音和基線的影響。

我們采用的預(yù)處理方法為一階微分9 點平滑（savitzky-golay法）。一階微分處理可以很好的消除樣品的光譜基線偏移和漂移。如下圖所示：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?一階微分光譜圖

實驗中所得到的光譜，經(jīng)過一階微分平滑處理，再轉(zhuǎn)化為uns 格式，然后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入The Unscrambler 定量分析軟件，利用聚酰胺類樹脂的粘度數(shù)據(jù)與光譜數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，創(chuàng)建校正模型。

建立模型：
將建模樣品的光譜數(shù)據(jù)與相應(yīng)的性質(zhì)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，采用偏最小二乘法（PLS1），交叉－驗證法（cross-validation），用The Unscrambler 定量分析軟件建立模型。光譜和化學(xué)值異常值（outlier）分別采用光譜影響值Leverage和化學(xué)值誤差Residual這兩個統(tǒng)計量來檢驗剔除。經(jīng)過進行逐步優(yōu)化，最后得到較為理想的校正模型。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 聚酯多元醇的預(yù)聚體中NCO的PLS1回歸模型圖

由上圖可以發(fā)現(xiàn)，聚酯多元醇的預(yù)聚體樣品的近紅外光譜與其NCO 含量呈現(xiàn)出明顯的線性關(guān)系。樣品的粘度模型相關(guān)性性為0.9424。這說明采集到的近紅外光譜數(shù)據(jù)中含有大量與NCO含量相關(guān)的有效信息，采用AOTF 技術(shù)建模進行NCO 含量檢測分析是完全可行的。

模型驗證-內(nèi)部驗證和外部驗證：
由于本實驗用來建模的樣品量很少，使得模型的適應(yīng)性和數(shù)據(jù)的梯度受到限制，但得出的結(jié)果還是很不錯的，相信隨著樣品量的逐步加入，模型的適應(yīng)性會進一步的提高，預(yù)測結(jié)果會更加精確，完全可以滿足在線指導(dǎo)生產(chǎn)的需要。

實驗結(jié)論：
通過對以上實驗過程及結(jié)果的分析，我們得出結(jié)論：Luminar 5030 便攜式AOTF 近紅外光譜儀利用光譜數(shù)據(jù)和校正模型完全能夠有效預(yù)測聚酯多元醇的預(yù)聚體中NCO的含量。
測試的樣品均為人工配制，受加料中誤差及混合程度的影響，樣品的均勻度方面不能得到保證，但預(yù)測出的結(jié)果依然很準確，說明AOTF技術(shù)在準確性上是完全沒問題的。
對于樣品的處理上，我們用水浴加熱使樣品產(chǎn)生流動性，在干凈的奶片模具中做出藥片形樣品。因檢測時是隔著透明塑料片掃描光譜，受塑料片材質(zhì)均勻性的影響，光譜的重復(fù)性受到影響，但結(jié)果顯示建模時的相關(guān)性還是很好，而且數(shù)據(jù)的偏差也很小，相信在線如果能有更好的盛放樣品的方式，使樣品檢測時受到的干擾因素降到最低，得到的結(jié)果將會更好。

Luminar 5030 AOTF-近紅外微型手持分析儀

Brimrose開發(fā)了一種便攜式平臺，用于進行非破壞性和接觸/非接觸式分析測試和檢測，擁有從實驗室到生產(chǎn)車間和現(xiàn)場的多功能性。

Brimrose固態(tài)Luminar 5030 “手持式”微型AOTF-NIR（聲光可調(diào)諧濾波器-近紅外）分析儀是一款堅固耐用的手持式分析儀器，采用Brimrose的高性能AOTF-NIR技術(shù)。

通過為包括粉末，顆粒，液體，網(wǎng)狀和固體產(chǎn)品的漫反射測量在內(nèi)的各種應(yīng)用提供快速，多組分分析，Luminar 5030的使用為質(zhì)量控制和過程故障排除提供了一種新的強大工具。

額外的探頭附件允許使用相同的分析儀進行液體傳輸測量。

• 無損分析測試和檢驗
• Brimrose 分析軟件 – Snap32!
• 多點，多組件功能
• 堅固耐用的手持式分析儀器，用于過程質(zhì)量控制?

測量

• 水分
• 脂肪/糖/蛋白質(zhì)
• 有效成分
• 涂層重量
• 混合分析
• 再生塑料ID

主要特征

• 雙光束，預(yù)對準燈組件，InGaAs探測器
• 快速掃描速度 – 16,000波長/秒
• SNAP32! Brimrose 分析軟件，使用Brimrose宏語言
• 6毫米直徑采樣區(qū)域，40毫米采樣距離

實時應(yīng)用

• 在線混合均勻性
• FBD在微膠囊化和干燥過程中的應(yīng)用
• 進貨原料檢驗
• 農(nóng)業(yè)/食品：脂肪，蛋白質(zhì)，水分，淀粉等的在線食品分析
• 聚合物：顆粒和樹脂的測量
• 紙和紡織品：在線厚度測量
• 煙草和煙草葉片的測量
• 葡萄酒和葡萄應(yīng)用：白利糖度，pH值，TA等的測量