气候箱法测定人造板甲醛释放量不确定度评定

唐强强 谢艳芳 王妍力 徐 峰

(江西省产品质量监督检测院，江西 南昌 330029)

引言

人造板甲醛释放量直接关乎人体健康，是衡量人造板产品质量的重要参数，一直备受消费者和整个人造板行业的关注。GB 18580-2017《室内装饰装修材料 人造板及其制品中甲醛释放限量》[1]已于2018年5月1日正式实施，该标准引用GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》[2]中4.60甲醛释放量测定-1 m3气候箱法。

测量不确定度是测量技术的重要概念，是表征合理地赋予被测量值的分散性，是一个与测量结果相联系的参数[3]。采用测量不确定度来表示检测结果的可靠性是国际上通用的做法，同时也是我国检测实验室认可的一项基本要求。考虑各种测试条件的影响因素，本文参考JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[3]及南京海关张彰等人的研究[4]运用测量不确定度对实验室气候箱法测定人造板甲醛释放量进行评定，为进一步提高实验室检测数据的可靠性提供参考。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

甲醛标准溶液9.69 μg/mL(标准物质编号BW3450)；乙酰丙酮(分析纯)；乙酸铵(分析纯)。

容量瓶、移液管、三角瓶、天平、大气采样器、吸收瓶、1 m3气候箱、分光光度计、恒温水浴锅。

1.2 实验方法

使用同一批次的两张中密度纤维板(2440 mm×1220 mm×18 mm)锯制成12块尺寸长(500±5)mm、宽(500±5)mm试样，分为6组，每组总表面积1m2，使用6个气候箱分别进行测试。

依据GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中4.60方法进行测试。

将表面积1 m2的人造板样品放入气候箱内，在气候箱内平衡15天后取出并立即用铝箔胶带进行封边，1 h内放入气候箱，间隔1天开始取样，使用2个各装25 mL蒸馏水的吸收瓶和大气采样器进行气体采集。每天采集2次。充分混合2个吸收瓶的萃取液，使用移液管取10 mL萃取液、10 mL乙酰丙酮溶液与10 mL乙酸铵溶液混合均匀，置于60 ℃的水浴锅中水浴10 min后取出，置于20 ℃的环境中静置1 h，用分光光度计及50 mm比色皿测定吸光度，根据制定的标准工作曲线计算出样品的甲醛释放量。

2 结果与讨论

2.1 数学模型

按照GB/T 17657-2013第4.60条款中的测试方法，其甲醛释放量测定的数学模型为

C=(f×(As-Ab)×Vsol)/Vair，

其中：C—甲醛释放量，mg/m3；

f—标准曲线的斜率，mg/mL；

As—吸收液的吸光度；

Ab—蒸馏水的吸光度；

Vsol—吸收液体积，mL；

Vair—抽取的空气体积，m3。

2.2 引入不确定度的主要因素

根据实验步骤和数学模型[3]，测试过程中引入不确定度的因素主要有：

1)样品制备和样品试验环境引入的不确定度；

2)f值引入的不确定度，包括标准物质的不确定度，标准工作曲线绘制引入的不确定度，分光光度计引入的不确定度；

3)Vsol值引入的不确定度，由单标线吸量管体积偏差引入的不确定度；

4)Vair值引入的不确定度，包括大气采样器抽气速度和抽气过程引入的不确定度；

5)重复性条件下测定引入的不确定度。

2.3 引入不确定的因素量化分析

2.3.1 样品制备和样品试验环境引入的不确定度

(1)样品制备

按照GB/T 17657-2013中4.60条款要求锯切试样，圆盘锯的切割精度、铝胶带的封边程度导致的表面积的不确定度已包括在重复性实验中，不另行计算。

(2)样品试验环境

样品试验环境在气候箱内，甲醛释放过程受气候箱温度、湿度、空气置换率(通过调节流量控制)影响，查验本次所用的4个QP11型、2个VEOUS-E型气候箱校准证书，经计算不确定度最大的如下：

Urel(温度)=0.2%，k=2；

Urel(湿度)=2.0%，k=2；

Urel(空气置换率)=2.0%，k=2。

总的合成相对标准不确定度为

2.3.2 f值引入的不确定度

(1)甲醛标准溶液的不确定度

浓度为9.69 μg/mL的甲醛标准溶液，标准物质证书给出的不确定度为3%，k=2，则相对标准不确定度为

Urel(甲醛)=3%÷2=1.5%。

(2)玻璃量具的体积校准引入的不确定度

表1 配制标准系列溶液使用玻璃量具的体积校准引入的相对标准不确定度

各玻璃量具的合成相对不确定度为

(3)标准工作曲线拟合引入的不确定度

标准工作曲线重复测定3次，测定结果见表2。

表2 标准工作曲线测定结果

根据线性回归法拟合的标准工作曲线方程为A=0.4024x-0.0052，斜率b=0.4024，相关系数R2=0.9999。

标准系列工作溶液吸光度的残差标准差s为

式中：n—标准溶液的测量次数(6个标准溶液，每个测定3次)，n=18；

X—标准溶液浓度值；

A—标准溶液吸光度测定值。

标准浓度的方差和Sxx为

标准曲线拟合产生的不确定度U(曲线)和相对不确定度Urel(曲线)为

=0.00544。

Urel(曲线)=0.00544÷0.2157=2.52%。

式中：s—标准系列工作溶液吸光度的残差标准差，s=0.004272；

b—标准工作曲线方程斜率，b=0.4024；

P—试样重复测量次数，p=6；

x0—试样6次测定结果平均值(见表3)，x0=0.2157；

Sxx—标准浓度的方差和，Sxx=12.57813。

(4)分光光度计引入的不确定度

查验校准证书，本实验室所用的岛津UV2600型紫外可见分光光度计不确定度为0.6%，k=2，Urel(A1)=0.6%÷2=0.3%。

综上所述，f值引入的合成相对标准不确定度为

2.3.3 Vsol值引入的不确定度

2.3.4 Vair值引入的不确定度

查验校准证书，本实验室所用的TQC-1500Z型大气采样器流量示值误差为±5%，计时误差为±0.2%，按均匀分布，计算标准不确定度，

合成标准不确定度为

2.3.5 重复性条件下测定引入的不确定度

在相同的条件下测定的6组样品甲醛释放量测定结果见表3。

表3 重复测定结果

6次重复测定结果的标准偏差S(d)为

重复性测定引入的相对标准不确定度为

2.3.6 相对合成标准不确定度

上述5个不确定度分量来源彼此独立不相关，则气候箱法测定人造板甲醛释放量的相对合成标准不确定度

2.3.7 扩展不确定度及结果表示

取置信区间95%，包含因子k=2，则扩展不确定度U为

该样品的甲醛释放量检测结果表示为(0.0895±0.0078)mg/m3，k=2。

3 结语

通过1 m3气候箱法对同一批次生产的人造板分6组进行实验，每组用1个气候箱进行甲醛释放量测定，量化和评定测定过程的不确定度，结果表明，引入不确定度的因素按引入不确定度大小排序依次为：采气过程，标准曲线绘制过程，标准物质，气候箱内部环境，重复性测定过程，分光光度计；其余影响因素对不确定度贡献较小。