二级粘度液标准物质的研制*

梁秀丽，张坤，姜河,李艳玲，周彤，刘元俊，荀其宁

（1.中国兵器工业集团第五三研究所，济南 250031； 2.总装南京军事代表局驻济南地区军事代表室，济南 250031）

二级粘度液标准物质的研制*

梁秀丽1，张坤1，姜河2,李艳玲1，周彤1，刘元俊1，荀其宁1

（1.中国兵器工业集团第五三研究所，济南 250031； 2.总装南京军事代表局驻济南地区军事代表室，济南 250031）

以基础油为原料研制了二级粘度液标准物质，对其均匀性和稳定性进行了考察，用方差分析法进行了评价，用标准毛细管粘度计对其进行了定值。实验结果表明，该粘度液标准物质的均匀性良好，稳定性在1年以上，量值准确可靠，达到二级标准物质的技术指标要求。

粘度；标准物质；均匀性；稳定性；定值

粘度是流体材料的一个重要物理化学参数，是产品质量的重要指标之一。粘度性能指标需要用粘度计进行测量，各实验室进行粘度计自校及各地计量部门进行粘度计量传递均需大量粘度标准物质。然而目前国内生产粘度标准物质的单位很少，不能满足对二级粘度标准物质的需求。为此笔者开展了研制二级粘度液标准物质的工作，一方面能给社会各实验室提供量值准确的粘度参考标准物质；另一方面能给各计量部门提供一个统一的量值标准，为粘度计量器具的有效控制提供了保障。

采用相对测量法，用标准毛细管粘度计，按照JJG 155–1991附录1规定的方法对配制的粘度液标准物质进行均匀性、稳定性考核及定值实验。分别采用F检验法和t检验法对测定数据进行统计，结果表明配制的粘度液标准物质是均匀和稳定的。经实验验证，该标准物质量值准确可靠，完全符合国家二级标准物质的要求。

研制的二级粘度液标准物质共有15个牌号，20℃运动粘度小于1 000 mm2/s的标准粘度液由精制的石油产品组成，2 000 mm2/s以上由硅油精制而成，笔者仅以标称值为20 mm2/s（20#）的二级粘度液标准物质为例介绍其研制过程。

1 实验部分

1.1 仪器设备［1］

标准毛细管粘度计：经检定合格，内径0.95 mm，毛细管长度300 mm，量程10～100 mm2/s，沈阳玻璃仪器厂；

高精度恒温槽：LT–2型，温度波动≤0.01℃，温场均匀性≤0.01℃，槽深约600 mm，中国计量学研究院尼蒙公司；

热敏电阻温度计：JW–1型，分度值0.001℃，经检定合格，河北兴华电子仪器厂；

电子秒表：DM1001型，分度值0.01 s，经检定合格，上海秒表厂。

1.2 试剂和材料

（1）煤油、变压器油、液压油、航空润滑油、汽轮机油。

（2）硫酸钠、活性白土、硅藻土。

2 制备过程［2］

2.1 基础油性能测试

基础油的生产过程及油的本身会含有一些水分及其它杂质，这些杂质将会影响粘度液标准物质量值的准确性和稳定性，因此在进行粘度液标准物质配制前需对基础油进行性能检测，指标要求见表1。如果测量值不符合规定要求，基础油必须经过脱水和脱色等处理后，再进行性能测试。性能指标符合规定要求后才能进行粘度标准物质的制备。

表1 基础油各项指标及测定结果

2.2 精制基础油

20℃运动粘度小于1 000 mm2/s的标准粘度液是由精制的石油产品组成，制备标准粘度液的基础油从低粘度到高粘度分别为煤油、变压器油、液压油、航空润滑油和汽轮机油等，由相邻粘度的基础油按一定的比例配制不同粘度量值的标准液。

2.2.1 基础油脱水

将一定量的基础油置于玻璃烧杯中，在密闭电炉上加热至80℃左右，然后加入基础油质量10%的新烘干的硫酸钠，搅拌15 min左右，放置数小时后过滤。

2.2.2 基础油脱色

把活性白土和硅藻土在140℃下烘干2 h，将经过脱水处理后的基础油加热到80℃左右，然后加入占油重10%的活性白土，连续搅拌10 min，再加入5%的硅藻土，搅拌5 min，静置后过滤。

2.3 粗测基础油的粘度［1］

在(20±0.1)℃的条件下，用工作粘度计粗略测量精制基础油的粘度。

2.4 基础油的粘度配制［6］

由相邻两种粘度标称值基础油，如用运动粘度分别为10，50 mm2/s的基础油，按一定的比例配制成20 mm2/s粘度值的基础油。实际工作中，用相邻两种粘度分别为v1和v2的基础油配制粘度为v3的基础油时，可以用公式（1）进行计算，据此配制的标准粘度液的粘度值与标称值的相对误差一般不大于10%。

式中：x1——基础油1的体积分数；

x2——基础油2的体积分数。

2.5 标准物质分装

将配制好的基础油搅拌均匀，密闭放置一周后进行分装，并进行均匀性、稳定性考察实验。

3 标准物质的均匀性［7，8］

均匀性实验采用F法检验，标准物质配制完成后，从分装的100铬单元中随机抽取18个单元，最小取样量为30 mL，对抽取的粘度液分别编号，用标准毛细管粘度计，按照定值实验的条件进行测定，每个最小单元测定4次，计算组间方差和组内方差，通过组间方差和组内方差的比较来判断各组测量值之间有无系统误差，以检验二级粘度液标准物质是否均匀。

应用F法检验的公式计算F值，并查表得统计检验的临界值，取给定的某一显著水平(α)，设α=0.05，当自由度为（17，54）时，查表得到统计检验的临界值F（17，54），0.05=1.82。当F＜F（17，54），0.05时，则认为组内与组间无明显差异，该粘度液是均匀的；若F值大于或等于F（17，54），0.05，则怀疑各组间有系统误差，即样品之间存在差异，表明该粘度液是不均匀的。均匀性检验统计结果见表2。

表2 标准粘度液的均匀性考察结果

由表2均匀性检验结果计算统计量F=1.45，F＜F（17，54），0.05，说明二级粘度液标准物质是均匀的。

4 标准物质的稳定性［7，8］

标准物质的稳定性是标准物质的重要技术指标，在贮存期间必须定期对标准物质物料进行抽样测定。实验采用t检验法对配制的标准物质进行稳定性考察。控制标准粘度液储存温度为(20±10)℃，从18个单元中任取一组，用标准毛细管粘度计按照定值实验的条件进行测量，每隔一段时间在相同的条件下测量一次。在测量过程中，每组测量4次，两组数据的自由度为6，当α=0.05时，查表得到t0.05，6=2.45。当各组的计算结果均小于或等于t0.05，6时，认为标准液在一年内是稳定的。稳定性检验统计结果见表3。

表3 标准粘度液的稳定性考察

由表3可知，稳定性考察的所有统计量t均小于临界值t0.05，6=2.45，说明标准粘度液在1年内是稳定的。

5 标准物质的定值

二级标准粘度液的定值采用相对测量法［1］，控制室温(20±2)℃，水浴温度(20.00±0.01)℃，选用标准粘度计进行测量，具体操作步骤如下：在标准粘度计中装入标称值为20 mm2/s的标准液，按照JJG 155–1991附录1规定进行测量，每种标准粘度液需由两支内径相同的标准粘度计定值，每支粘度计装一次液重复测定6次。按照式（2）计算粘度值，结果见表4。

式中：ν——标准粘度液的运动粘度，mm2/s；

C——标准粘度计的常数，mm2/s2；

t——标准粘度液在标准粘度计中的流动时间，s。

表4 标准粘度液的定值结果

6 实验验证

为了验证所研制的二级粘度标准物质量值的准确性，与中国计量科学研究院一级标准粘度液GBW13604进行粘度量值比对实验，测量结果见表5。

表5 比对实验结果

本毛细管粘度计标准器组测量结果的不确定度U=0.34%，由表5可知，相对误差R＜U，说明该粘度液标准物质量值准确可靠。

7 结论

F检验和t检验表明研制的二级粘度液标准物质均匀性、稳定性良好，与国家一级标准粘度液进行量值比对结果表明，定值结果准确、可靠，完全符合国家二级标准物质的要求。

［1］ JJG 155–1991 工作毛细管粘度计检定规程［S］.

［2］ 陈惠钊.粘度测量（修订版）［M］.北京：中国计量出版社，2003.

［3］ GB/T 511–2010 石油和石油产品及添加剂机械杂质测定法［S］.

［4］ GB/T 264–1991 石油产品酸值测定法［S］.

［5］ SH/T 0257–1992 润滑油水分定性试验法［S］.

［6］ SH 0526–1992 粘度标准油［S］.

［7］ 全国标准物质管理委员会.标准物质的管理研制与应用［M］.北京：中国计量出版社，2010.

［8］ 全国标准物质管理委员会，北京国质联企业管理中心.标准物质应用指南［M］.北京：中国计量出版社，2008.

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根据中国高等学校自然科学学报研究会资料，美国《化学文摘》数据库总计10 000种以上期刊，中国期刊已超过1 412种；引文频次最高的1 000种期刊表中，收录中国（含港台）期刊236种，其中《化学分析计量》在千种表中排名第772。我们将一如既往，努力为行业奉献精品期刊。

Preparation of Secondary Standard Liquids of Viscosity

Liang Xiuli1， Zhang Kun1， Jiang He2，Li Yanling1， Zhou Tong1， Liu Yuanjun1， Xun Qining1
(1.CNGC Institute 53， Jinan 250031， China， 2.Nanjing Military Representive Of fi ce in Jinan, General Fitting Ministry, Jinan 250031, China)

The Secondary Standard Liquids of Viscosity were prepared with base oils. The homogeneity and stability were tested by variance analysis method, and the values were certi fi cated with standard capillary viscometers. The results showed that the homogeneity was good，the stability term was over one year，the values were accurate and reliable，and it can meet the technical requirement of secondary reference materials.

viscosity; reference material; homogeneity; stability; certi fi cation

O645.16+1

A

1008–6145(2012)03–0004–03

10.3969/j.issn.1008–6145.2012.03.001

*国防科工局项目

联系人：梁秀丽；E-mail: liangxl818@126.com

2012–03–08