2 膜渗透压仪校准规范-编制说明.doc

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《膜渗透压仪校准规范》

编制说明

主要起草单位：山东非金属材料研究所

参加起草单位：中国计量科学研究院

淄博市计量技术研究院

一、任务来源及规范起草经过

全国新材料与纳米计量技术委员会于2023年8月下达了《膜渗透压仪校准规范》的制订任务，由山东非金属材料研究所（国防科技工业应用化学一级计量站）负责起草。

膜渗透压仪在1979年由德国Gonotec研发，是早期用于研究聚合物材料分子量最重要的实验仪器之一。美国国家标准与技术研究院（NIST）、日本国家计量院(NMIJ)、中国计量院等计量机构将膜渗透压法作为分子量标准物质数均分子量的定值方法。

膜渗透压仪是依据聚合物溶液在渗透膜两侧的压力差来测定聚合物的数均摩尔质量。该法适用于聚合物分子量范围为(1×104～2×106)g/mol。聚合物溶液是非理想溶液，渗透压π与溶液浓度和聚合物数均相对分子质量之间的关系如下式：π/c=RT/Mn+RTA2c+RTA3c2，A2和A3为第二、第三维利系数。测定几个浓度下的渗透压，然后π/c对c作图，得一直线并外推至c→0，该值为无限稀释的聚合物溶液的渗透压，可认为是理想溶液的渗透压，从而可由公式（1）求出聚合物的数均分子量Mn。

()c→0=RT/Mn……（1）

膜渗透压仪主要由测量系统、控温系统、信号处理系统及显示系统组成。

聚合物的分子量大小是其最基本的参数之一，直接影响材料的力学性能、耐溶剂性、玻璃化转变温度、流动加工性能等，必须对其准确测量。分子量是一个统计平均值，通常有数均分子量、重均分子量、粘均分子量和Z均分子量，其中数均分子量和重均分子量最为常用。分子量大小的测量方法已经发展到10多种，不同的方法适用测定不同统计意义的分子量和不同的分子量范围，常用的有膜渗透压法、蒸气压渗透法、冰点下降法、光散射法、粘度法、凝胶色谱法等。

目前，我国对粘度计、凝胶色谱仪、蒸气压渗透仪等分子量测试仪器制定了相应的检定规程，包括JJG877-2011《蒸气压渗透仪检定规程》、JJG155-2016《工作毛细管粘度计检定规程》、JJG342-2014《凝胶色谱仪检定规程》等，但尚未制定膜渗透压仪检定规程或校准规范。

在检测方法方面，我国制定了膜渗透压仪测定聚苯乙烯标准样品的数均分子量的检测方法（GBT6596-1986《膜渗透压法测定聚苯乙烯标准样品的数均分子量》），用于规范行业检测实验室的测量方法，实现实验室测量结果的等效一致。但是由于膜渗透压仪设备精密，影响测量结果的因素较多，测试前需要进行一定的标定工作才能进行测试，对设备和人员的要求很高，导致不同实验室间测量结果的一致性较差。

由于国内缺乏膜渗透压仪检定规程或校准规范，用户只能依照仪器说明书自行对仪器进行标定，使得检定/校准工作缺乏依据，仪器量值无法溯源。因此，本校准规范的制定将为聚合物材料研制生产单位提供重要的技术支撑，为聚合物分子量准确测量提供保证，为在全国范围内建立量传溯源体系提供依据。

二、制订规范主要的参考资料

制订规范主要参考JJG877-2011《蒸气压渗透仪检定规程》，不确定度评定的主要技术依据为JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》。编写格式主要参考了JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》。

三、国内外膜渗透压仪的技术现状

目前，膜渗透压仪的生产厂家以国外为主，有德国Gonotec、德国Knauer等，国内的膜渗透压仪主要分布在各科研院所、国家地方及国防系统计量机构中，如清华大学、北京大学、河南理工学院、衢州学院、济南大学、中国计量科学研究院、国防科技工业应用化学一级计量站等。由于校准规范的缺乏，仪器使用者主要根据测试标准和使用说明对膜渗透压仪进行自校，无法满足量值统一和溯源的需求。

四、规范技术内容的说明

规范起草小组根据上述参考文献、相关标准，以及起草单位的实验结果、理论研究、仪器使用说明的功能起草了规范草案，主要包括引言、范围、引用文件、概述、计量特性、校准条件、校准项目和校准方法、示值误差的不确定度评定、校准结果及复校时间间隔8个部分。校准的项目主要包括测量室示值误差、测量室温度重复性、数均摩尔质量示值误差、仪器重复性等，针对每一校准项目，规定了使用的标准器、性能指标要求和校准方法等做了规定。

具体内容和技术依据如下：

1、范围

“本规范适用于数均摩尔质量测量范围为(1×104～2×106)g/mol的膜渗透压仪的校准。”这句话限定了规范适用范围。

2、引用文件

GB/T6682《分析实验室用水规格和试验方法》。

3、概述

(1)原理

膜渗透压仪的原理是依据聚合物溶液在渗透膜两侧的压力差来测定聚合物的数均摩尔质量。聚合物溶液是非理