聚氨酯作為一種重要的高分子材料，廣泛應用于建筑、汽車、家具、鞋材等眾多領域。聚醚多元醇是合成聚氨酯的關鍵原料之一，其性能對聚氨酯產品的質量和性能有著至關重要的影響。在聚醚多元醇的諸多性能指標中，羥值和伯仲比是兩個非常關鍵的參數(shù)。

羥值反映了聚醚多元醇分子中羥基的含量，它直接影響著聚氨酯合成過程中的反應速率、交聯(lián)程度以及*終產品的性能，如硬度、柔韌性、拉伸強度等。準確測定聚醚多元醇的羥值對于控制聚氨酯的合成工藝和保證產品質量具有重要意義。傳統(tǒng)的羥值測定方法如化學滴定法，操作繁瑣、分析時間長，且需要使用大量的化學試劑，對環(huán)境和操作人員有一定危害。

伯仲比是指聚醚多元醇分子中伯羥基和仲羥基的相對含量比值。伯羥基和仲羥基在化學反應活性上存在差異，伯羥基的反應活性較高。聚醚多元醇的伯仲比不同，會導致聚氨酯產品在發(fā)泡過程中的反應活性、膠凝速度等方面有所不同，進而影響產品的質量和性能。例如，在生產海綿制品時，較高的伯羥基相對含量能使發(fā)泡反應活性提高，滿足填充泡沫和超軟質泡沫生產所需的高反應活性，增加發(fā)泡時的膠凝速度，提高產品質量。目前，測量聚醚多元醇伯仲比的常用方法是核磁共振法，但該方法設備龐大、測試費用昂貴，且需要長時間累加采譜才能獲得良好的核磁信號，難以實現(xiàn)工業(yè)在線測量。

近紅外光譜技術

近紅外光譜技術作為一種快速、無損、綠色的分析技術，近年來在化工領域得到了廣泛應用。它利用有機化合物在近紅外光譜區(qū)（780-2526nm）的吸收特性，通過對光譜的分析來獲取物質的化學組成和結構信息。與傳統(tǒng)分析方法相比，近紅外光譜技術具有分析速度快、操作簡單、無需化學試劑、可同時測定多個參數(shù)等優(yōu)點，能夠滿足工業(yè)生產中對快速檢測和在線監(jiān)測的需求，其原理是由于分子振動的倍頻和合頻吸收產生的。在有機化合物中，C-H、N-H、O-H等化學鍵的振動能級在紅外區(qū)域，其倍頻和合頻吸收落在近紅外區(qū)域。聚醚多元醇分子中含有大量的O-H鍵，其近紅外光譜主要由O-H鍵的倍頻和合頻吸收峰組成。不同結構和組成的聚醚多元醇，其O-H鍵所處的化學環(huán)境不同，導致在近紅外光譜區(qū)的吸收峰位置、強度和形狀存在差異。

近紅外光譜儀通過光源發(fā)出近紅外光，照射到樣品上，樣品對不同波長的近紅外光具有不同的吸收特性，透過樣品或被樣品反射的光被探測器接收，探測器將光信號轉換為電信號，并傳輸給光譜儀的信號處理系統(tǒng)。信號處理系統(tǒng)對電信號進行放大、模數(shù)轉換等處理后，得到樣品的近紅外光譜圖。光譜圖以波長為橫坐標，吸光度或透過率為縱坐標，反映了樣品對不同波長近紅外光的吸收情況。

單純依靠近紅外光譜圖，難以直接準確地獲取聚醚多元醇的羥值和伯仲比信息。因此，需要借助化學計量學方法對光譜數(shù)據(jù)進行處理和分析?；瘜W計量學是一門通過數(shù)學、統(tǒng)計學和計算機科學方法，從化學數(shù)據(jù)中提取有用信息的學科。在近紅外光譜分析中，常用的化學計量學方法有多元線性回歸（MLR）、主成分回歸（PCR）、偏*小二乘回歸（PLS）等。

應用案例分享

某化工研究院分析測試中心提供的是生產高活性聚醚多元醇的過程中不同階段的產品，共30組，其中包括28個乙二醇為起始劑的二官能度聚醚樣品和2個丙三醇為起始劑的三官能度聚醚樣品，采用布魯克近紅外光譜儀MPA近紅外光譜儀，5cm內徑普通圓形玻璃吸收池；光譜采集條件：保持在室溫26℃條件下。

對于采集的聚醚多元醇樣品，采用標準的化學分析方法測定其羥值和伯仲比，作為建立近紅外光譜模型的參考值，利用化學計量學軟件，將采集到的近紅外光譜數(shù)據(jù)與對應的化學分析值進行關聯(lián)，建立羥值和伯仲比的預測模型。在模型建立過程中，選用偏*小二乘回歸（PLS）方法，對光譜數(shù)據(jù)進行預處理，如平滑、基線校正等，以消除噪聲和基線漂移等干擾因素。然后，將光譜數(shù)據(jù)劃分為校正集和驗證集，校正集用于模型的建立，驗證集用于模型的驗證。通過不斷調整模型參數(shù)，如主成分數(shù)等，優(yōu)化模型的性能，使模型對校正集和驗證集都具有較好的預測能力。

圖1模型的建立

采用多種指標對建立的模型進行驗證，如相關系數(shù)（R2）、均方根誤差（RMSE）等。相關系數(shù)越接近1，表明模型的預測值與化學分析值之間的相關性越好；均方根誤差越小，說明模型的預測準確性越高。同時，通過交叉驗證的方式，進一步檢驗模型的穩(wěn)定性和泛化能力。將驗證集樣品的近紅外光譜輸入到建立好的模型中，得到預測的羥值和伯仲比，并與化學分析值進行對比。

模型效果：1、羥值：RMSECV=0.254，R2=0.9941；

2、伯羥基含量：RMSECV=0.757，R2=0.9830

結合在線檢測技術，將近紅外光譜儀應用于聚氨酯生產的在線監(jiān)測，實現(xiàn)對生產過程的實時監(jiān)控和動態(tài)調整，進一步提高生產效率和產品質量。隨著技術的不斷發(fā)展和完善，近紅外光譜儀在聚氨酯及其他化工領域的應用前景將更加廣闊。