[摘要]聚乙烯醇聚合二釜生產的聚醋酸乙烯酯樣品是整個工藝生產過程中重要的中間產物，它是后續聚乙烯醇成品的原料，其濃度分析指標直接影響聚合率的計算，是重要的中間控制分析項目。本文通過對現行聚合二釜聚醋酸乙烯酯濃度分析方法的研究，總結出該方法存在的不足并提出優化方案。

　　[關鍵詞]聚醋酸乙烯酯分析方法優化

　　1現行分析方法解析

　　現行聚醋酸乙烯酯濃度的分析方法是利用樣品中聚醋酸乙烯酯高溫不易揮發的特點，將組分里易揮發成分分離出去，最后通過稱取質量計算出樣品里聚醋酸乙烯酯的百分含量。通過生產實踐發現，該分析方法的實驗條件窄、存在的系統誤差大、結果精密度低，其主要影響因素有以下幾個方面:⑴樹脂樣品的稱樣量;⑵紅外烘箱的設定溫度;⑶所選用的阻聚劑;⑷樣品加熱的時間。由于樹脂樣品成粘稠狀，化驗員通常無法準確稱取某一質量范圍內的樣品，所以導致多個樣品實驗結果的精密度低。

　　例如，操作規程只給出T1g左右樣品放入105T紅外干燥箱烘約20~30分鐘，但如果稱樣量達到1.5g及以上，105°C紅外干燥箱烘30分鐘可能無法使樣品中易揮發組分全部揮發掉。從時效性的角度出發，目前的分析方法沒有給出各個樣品質量區間最佳烘箱設定溫度及加熱時長。由于樹脂樣品中含有大量的單體醋酸乙烯酯，醋酸乙烯酯在高溫加熱時會發生聚合，生成新的聚醋酸乙烯酯，導致結果升高，所以在分析樣品的過程中必須加入阻聚劑。前文提到，聚乙烯醇工藝上通用的阻聚劑有兩種:對苯二酚和對苯®L目前的分析方法選用0.1%對苯二酚甲醇溶液作為添加的阻聚劑，但是由于對苯二酚在高溫下的阻聚效果不好，超過130T時阻聚效果會明顯下降，所以對苯二酚僅能滿足目前的實驗條件。

　　2現行分析方法的優化

　　2.1實驗原理

　　本實驗依舊按照重量法，利用樣品中聚醋酸乙烯酯高溫不易揮發的特點，將組分里易揮發成分分離出去，最后通過稱取質量計算出樣品里聚醋酸乙烯酯的百分含量。

　　2.2多因素實驗條件的確定

　　上文提到，現行分析聚醋酸乙酯濃度的方法實驗條件適用范圍窄、產生的系統誤差大、結果精密度低，其主要來源于樹脂樣品的稱樣量、紅外烘箱的設定溫度、所選用的阻聚劑、樣品加熱的時間幾個方面，下面將分別對其討論。

　　(1)樣品稱樣量根據長期生產實踐發現，樹脂樣品的稱樣質量對最后結果影響非常大，且樣品中PVAc的含量越高，最終結果偏差越大。且因為樹脂樣品的特殊性，稱樣量過小或過大都會導致系統誤差增大，所以本實驗根據日常工作出現頻率高的數據，選取稱樣量為0.5±0.2g，0.9±0.2g，1.3±0.2g，1.7±0.2g，2.1±0.2g等5組質量區間的數據進行比對分析。

　　(2)電熱鼓風烘箱的設定溫度及加熱時長樹脂樣品中主要易揮發成分有醋酸乙烯酯、甲醇、醋酸甲酯、水、乙醛。在常壓下醋酸乙烯酯的沸點為72.7甲醇的沸點為64.7醋酸甲酯的沸點為57.8水的沸點為100%：，乙醛的沸點為20.8T。因此結合日常生產經驗，本實驗設定九組實驗進行比對，實驗溫度分別為105T，115七，125七。同時在每個加熱溫度下對樣品進彳亍加熱處理，加熱時長分別選取20min，30min，40min進行數據比對。

　　(3)阻聚劑的選用本實驗所選用的阻聚劑分為兩種，一種是對苯二酚(HQ)，另一種是對苯醞(PBQ)。根據行業分析標準，配置所添加阻聚劑的濃度均為0.1%，每一組實驗使用兩種阻聚劑進行比較。由于樹脂樣品中聚醋酸乙烯酯含量越高，受上述條件影響越大，所以本實驗選用A列聚合二釜高聚合率樹脂樣品，其目標聚醋酸乙烯酯含量為50%±1%。根據多因素實驗條件的確定方案，本實驗通過九組對比實驗來完成。

　　同理，第二組和第三組實驗條件在其余條件不變的情況下更換加熱時長，第二組的加熱時長為30min，第三組的加熱時長為40min;第四組到第六組的其余實驗條件不變，加熱溫度選擇H5T，加熱時長分別為20minA30minA40min;第七組到第八組的其余實驗條件不變，加熱溫度選擇125T，加熱時長分別]為20min、30min、40mino2.3實驗步驟將實驗所用稱量瓶放入(105±2)£的烘箱中，加熱恒重1h后，置于干燥器中冷卻至室溫，稱量，反復此步驟直至稱量瓶恒重，準確至0.001g(%)。

　　根據每組設定的實驗條件稱取不同質量的樹脂樣品(%)，每個質量梯度稱取4份樣品，2份加入0.1%苯二酚阻聚劑，另外2份加入0.1%對苯醍阻聚劑。然后按照上文設定的不同實驗條件進行實驗，結果的計算公式如下：式中：X—樹脂樣品中PE4c的含量;伽一碘量瓶的質量，g;m2一碘量瓶和樣品的質量，g;—烘后碘量瓶和樣品的質量，g。

　　2.4結果與討論

　　(1)總結第一組到第三組的數據，在105七的溫度下，加熱時間20minA30minA40min，分別使用兩種阻聚劑，繪制前三組平均結果的折線。從本組數據的折線圖可以看出，在溫度為105T的實驗條件下，使用HQ和PBQ作為阻聚劑的樣品實驗結果無明顯差別。在第一組實驗條件下，加熱后的樣品沒有完全干燥，用手觸摸有柔軟感;從實驗結果來看，樣品在各個質量區間所測定的結果均明顯高于目標值范圍，且隨樣品質量增加而顯著增大，其主要原因是在該條件下無法使樣品中的易揮發組份全部分離出去。

　　在第二組實驗條件下，實驗結果隨樣品質量的增大而成線性增長，其主要原因是質量的增大導致樣品中醋酸乙烯單體發生聚合的數量增多。通過觀察發現，樣品質量在0.9g~1.3g所得的實驗結果在工藝控制的目標范圍內，樣品質量小于0.9g時所測定的實驗結果明顯低于目標范圍值，主要原因是樣品在稱量過程中因揮發而引入系統誤差，導致分析結果偏低。在第三組實驗條件下，樣品質量在0.7g~1•1g之間所得的實驗結果在目標范圍值內，但含量會略微高于第二組的實驗結果，其原因是醋酸乙烯酯單體發生自聚的數量隨加熱時間的增加而提高。

　　(2)總結第四組到第六組的數據，在115十的溫度下，加熱時間20minA30minA40min，分別使用對苯二酚和對苯醍作為阻聚劑，繪制該組數據的折線圖。從本組數據的折線圖可以看出，在溫度為H5T的實驗條件下，使用HQ和PBQ作為阻聚劑的樣品實驗結果無明顯差別。在第四組實驗條件下，加熱后的樣品沒有完全干燥，用手觸摸有柔軟感;從實驗結果來看，樣品在各個質量區間所測定的結果均明顯高于目標值范圍，且隨樣品質量增加而顯著增大，說明在115七加熱20min的條件下仍然無法使樣品中的易揮發組分全部分離出去。

　　在第五組實驗條件下，實驗結果隨樣品質量的增大而成線性增長，其主要原因是質量的增大導致樣品中醋酸乙烯單體發生聚合的數量增多。通過觀察發現，樣品質量在0.9g~1.3g之間所得的實驗結果在工藝控制的目標范圍內，樣品質量小于0.9g時所測定的實驗結果明顯低于目標范圍值，主要原因是樣品在稱量過程中因揮發而引入系統誤差，導致分析結果偏低。在第六組驗條件下，實驗結果整體高于第五組的實驗結果，其原因是醋酸乙烯酯單體發生自聚的數量隨加熱時間的增加而提高。在稱樣過程時樣品的揮發以及醋酸乙烯單體自聚的雙重因素影響下，使得該條件下樣品質量范圍在0.5g~0.7g內的實驗結果在目標范圍值內。

　　(3)總結第七組到第九組的數據，在125T的溫度下，加熱時間20min，30min，40min，分別使用對苯二酚和對苯醍作為阻聚劑，繪制該組數據的折線圖。根據本組數據的折線圖可以看出，在溫度為125£的實驗條件下，選取HQ作為阻聚劑的三組平均實驗結果均明顯高于目標范圍，說明在該溫度下對苯二酚的阻聚效果會明顯下降。

　　在第七組實驗條件下，加熱后的樣品完全干燥，用手觸摸有堅硬感;從數據結果來看，樣品在0.7g~1.5g的質量區間內的實驗結果在目標范圍值內，說明在125T、20min的實驗條件下樣品中的易揮發組分得到有效分離。在第八組實驗條件下，實驗結果隨樣品質量的增大而成線性增長，其主要原因是質量的增大導致樣品中醋酸乙烯單體發生聚合的數量增多。

　　通過觀察發現，樣品質量在0.7g~l.lg之間所得的實驗結果在工藝控制的目標范圍內。在第九組驗條件下，所有質量范圍內的實驗結果均不在工藝控制的目標范圍內，說明在該條件下，醋酸乙烯酯單體自聚生成的聚醋酸乙烯酯含量隨加熱時間以及樣品質量的提高而顯著增多，使得實驗結果加大。

　　3結論

　　本優化方案通過9組對比實驗，將9組實驗結果通過固定加熱溫度、不同加熱時長來進行對比，得出以下結論：

　　(1)按照第一組到第六組的實驗條件，分別使用兩種阻聚劑，分析出的結果平行性良好，也就是說明實驗溫度為105T和115£時，HQ和PBQ兩種阻聚劑阻聚效果相當，實驗分析結果無顯著差異;按照第七組到第九組的實驗條件，使用HQ作為阻聚劑的樣品分析結果大幅度高于目標范圍值，而使用PBQ作為阻聚劑的樣品分析結果依然保持穩定，說明當加熱溫度達到125T時，對苯二酚的阻聚能力顯著下降，而對苯醍的阻聚能力穩定。

　　(2)根據優化方案設定的加熱條件和對實驗結果的分析，總結不同質量樣品對應的分析條件。優化后的分析方法樣品質量范圍是0.7g~1.5g，加熱溫度為125七，加熱時長20min，選用PBQ作為阻聚劑;而目前分析方法給出的稱樣量是1g左右，加熱溫度105加熱時長30min，選用HQ作為阻聚劑。比較優化前后的兩種方法，目前的分析方法沒有明確指出樣品的質量區間。

　　該分析方法僅在樣品質量為0.9g~1.3g的范圍內適用，樣品質量區間相對狹窄，化驗員無法根據當前分析方法判斷出所稱取的樣品是否符合要求，從而導致分析出來的結果精密度低。而優化后的方法樣品質量區間相對寬廣，化驗員可以清楚知道樣品的稱樣量是否符合要求。選擇聚乙烯醇項目某天聚合工段同一時段的A、B、C、D四個列的四個樣品進行比對分析，分別使用當前的實驗方法和優化后的實驗方法進行對比。

　　通過比對結果可以看出，當前分析方法按照95%的置信水平，其置信區間全部超過了工藝控制的目標范圍值，最高達到30.66%±3.26%;優化后分析方法按照95%的置信水平，其置信區間全部在工藝控制的目標范圍值之內，最高僅有29.87%±0.55%，極大地提高分析結果精密度和準確性。此外，利用優化后的實驗方法進行操作，可以減輕化驗員日常工作中稱樣的負擔，避免了稱樣量不在質量范圍內而需進行的反復稱樣工作，提高了工作的時效性。

　　參考文獻

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