崔慶淵，羅榮祥，湯燕波 (云南云維飛虎化工有限公司，云南 沾益 655338)

摘? 要：炭黑產品檢測數據的準確性對于炭黑質檢分析來說極為重要。但由于影響分析數據準確性的因素較多，在 日常分析工作中，檢驗數據重復性和再現性差的情況時有發生，降低了對生產工藝的指導意義，很容易與用戶單位發生 質量糾紛。查找問題，分析原因，采取措施減小、消除分析誤差，提供準確的分析數據，是質檢分析的基本職責，也是炭 黑產品質量得以保障的根本。本文從炭黑質檢分析的角度，應用數理統計分析方法，找到分析中出現偏差的原因，旨在解 決炭黑質檢分析中遇到的問題，不斷提升分析數據的準確性，并為生產做好服務工作。

關鍵詞：炭黑;數理統計分析;質檢

　　1? 問題分析及擬采取的具體統計分析方法

從影響分析數據準確性可能存在的因素考 慮，本文從儀器、試劑、檢驗過程的操作手法、作 業環境、指標相關性、分析數據的穩定性等方面進 行統計分析和論述。

　　1.1? 數理統計方法在檢驗儀器設備精度方面的 應用

在質檢工作中，當對實驗儀器的精度、可靠性 產生懷疑，但是沒有專業的檢測儀器、沒有能力進 行諸如參數設置、軟件運行狀況和實驗儀器本身 是否存在故障進行檢測判定時，可以運用數理統 計方法對儀器設備進行判定。以我們德國進口的 吸油計為例(化驗室沒有能力進行儀器的軟硬件 方面的檢測)進行說明：

取 4 號標樣(吸油值范圍：101.4 ～ 103.8，中 值為 102.6)混勻后分成二十份，在同一作業環境 (同一個實驗室，同樣的溫度、濕度)，分析數據 如下表(表 1)：

計算本表數據的平均值、方差、離散程度(Cp) 等，得出以下結果。

根據數理統計分析中剔除異常數據最常使用 的拉依達準則法(3δ)，可以看出本組數據均在 μ±3σ 范圍內，因此沒有異常數據，不用剔除。 根據數據的平穩性、離散程度(Cp)、平均值情 況，就可以判斷出數據是否準確可靠，儀器是否滿 足精度要求。

從結果看，可以得出如下結論：

(1)本次分析數據的平均值與標樣中值102.6 相差只有0.16，可看出數據偏差很小，在再現性范 圍內;

(2)從標準方差和離散度系數看，數值也很 小，所有數據均在 μ±3σ 范圍內，沒有異常數 據，數據平穩、集中、離散小;

(3)Cp=1.90 > 1.33，Cp 反應的是散布關系 ( 離散趨勢 )，數據集中，離散小。

因此，可以排除儀器原因，吸油計正常。

如果標準方差、Cp、異常數據較多，波動大， 或者平均值離標準樣中值較大，說明吸油計異常。 其中，如果標準方差、Cp值較好，沒有異常數據， 但平均值離標準樣中值較大，說明吸油計硬件沒 有問題，可能是軟件、參數設置、標準曲線，或者 是環境溫度等出了問題。

　　1.2? 應用數理統計方法對質檢人員的操作手法 差異及操作技能水平進行對比評定

可安排不同的操作人員在同一臺儀器設備上 對同一個樣做對比實驗，舉N220和N234進行對比 實驗的例子如下表(表 2、表 3)：

從結果上看，同一個樣品不同分析人員的數 據誤差大多數在1到2個點的誤差范圍內。因此， 在本次對比試驗中，可以排除由于不同操作人員 操作技能不足，或者操作手法的符合性和一致性 達不到要求的情況，可以得出參與的分析人員業 務既能滿足分析作業要求的結論。從這個例子可 以得出，當其中某一個或某幾個分析人員數據與 其他人員偏差較大，且較標準值(如果做的是標 樣)差距較大，或者數據的穩定性、離散性較差 時，就能對操作人員的操作技能進行評定。其它 還可以在生產平穩、產品質量波動很小的時候，可 以收集該產品不同分析人員的分析數據進行離散 性、穩定性分析，也可以評定操作技能水平。

1.3? 應用數理統計方法分析作業環境因素影響 的分析

以環境溫度對增塑劑對著色強度檢測數據的 影響為例進行敘述。增塑劑環氧化豆油受環境溫 度的要求主要防止其在不適宜的溫度下混濁導致 不正確的分析結果。不同環境溫度下著色強度的 分析結果如下表(表 4)。

國標要求做著色的環境溫度為25℃ ±2℃，從 本次實驗看，當環境溫度較低(如冬季、早晚低于 20℃)時，會造成環氧化豆油混濁，著色強度分析 數值降低3個點左右。據此，可以得出結論，環境 溫度偏低會造成著色強度數值偏低，著色強度測 定時，環境溫度保持在 25℃ ±2℃內是必要的。

1.4? 應用數理統計方法對試劑(不同廠家)的 影響進行定量分析

著色強度是炭黑重要的質量指標，從原理上 看，其檢測值受試劑氧化鋅的白度和表面積的影 響極大。下面以不同廠家生產的氧化鋅對同一樣 品對著色強度分析數據的影響舉例進行說明。

使用同一批 N220 樣品，分別用不同廠家的氧 化鋅做的著色強度檢測值見下表(表 5)。

?由于ZnO的白度無法測定，但其表面積可以用 炭黑質檢用的低溫氮吸附儀測定，同時跟測定 B6 值結果對照，見下表(表 6)。

?國標上B6的著色強度值范圍為：117.8±3.36， 從N220和B6用不同廠家的氧化鋅的檢測數據都可 以看出，表面積越小的ZnO其測定炭黑的著色強度 值就高，表面積大的ZnO其測定炭黑的著色強度值 就偏低。氧化鋅表面積大，與炭黑作用時接觸面 也大，在研磨過程中吸附浸潤面積大，也更均勻， 因此反射率高，著色強度結果偏低。

由此可以得出結論，氧化鋅的品質也是影響著色 強度檢測值的關鍵因素。由于炭黑檢測用氧化鋅沒有 制定統一的標準，在日常分析工作中，當發生因為氧 化鋅的品質影響著色強度檢測值的情況時，應使用標 準樣對分析數據進行回歸校訂，減少分析誤差。

1.5? 應用數理統計方法對分析數據做相關性(擬 合系數)的定量分析，評判檢測數據的準確性

炭黑的一些質量指標之間存在很好的線性關 系。如吸碘值和 CTAB 同為表征炭黑表面積的兩 個不同的指標，它們之間存在很好的線性相關性， 國標(3778-2011)比表面積類指標回歸公式中： CTAB=0.825*I+3.992，R2 =0.956。可以對兩種不同 分析指標的數據回歸，找出它們之間的相關性(擬 合系數)，通過與標準規定相關性(擬合系數)對 比，評判檢測數據的準確性和整體檢測水平。舉 例如下：

取某N330樣品混合均勻后分作18份進行吸碘值 和CTAB的測定，檢測值和回歸結果見下圖(圖1)：

可 以 看 出，表 征 相 關 性 的 擬 合 系 數 R2 是 0.8873，與國標規定的擬合系數R2 =0.956比較，相 差不大，可以認為分析操作的準確性能滿足要求。

　　2? 炭黑檢測中應用數理統計分析方法的其 他應用及意義

其它比如極差等分析也能反應數據的穩定圖1性，極差即為一組數據中的最大值減去最小值的 差。極差越大，說明該組數據的波動的幅度越大， 數據越不穩定。

在日常分析工作中，如果工藝生產正常、穩 定，異常數據的出現，說明炭黑分析數據在質檢 環節發生較大誤差的可能性大，應從實驗設備、 參數設置、實驗條件、操作手法上查找原因，應 立即采取復樣、標樣對比等自檢自查措施，盡快 找出原因，以保證報出數據的準確性;如果通過 上述措施確認我們的分析數據是準確的，那就說 明生產的產品質量上出了問題，應及時通知他們 查找原因、進行調整，減少次品量的產生，保證 產品的質量。

還可以做一些比如吸碘值和生產工藝關鍵參 數燃燒溫度之間的關系等的定量分析工作。

　　3? 結? 論

對質檢日常的分析數據進行統計、處理、分 析，有較強的操作性和實用性。可以找到問題，從 而有針對性的加以解決;可以找出它們之間的關 系和規律，提煉出需要的信息，為評判和決策提供 依據;也可以通過質量指標和工藝參數之間的定 量分析，為生產調整提供參考。

在炭黑生產和質量檢驗的各個環節，我們做 了大量的記錄和數據統計工作。有的時候，利用 簡單的數理統計分析方法可以找到原因并解決工 作中遇到的實際問題。通過統計、分析，得出結 論，起到為生產服務的作用，是數據統計工作的意 義和價值所在。