崔庆渊，罗荣祥，汤燕波 (云南云维飞虎化工有限公司，云南 沾益 655338)
摘 要：炭黑产品检测数据的准确性对于炭黑质检分析来说极为重要。但由于影响分析数据准确性的因素较多，在 日常分析工作中，检验数据重复性和再现性差的情况时有发生，降低了对生产工艺的指导意义，很容易与用户单位发生 质量纠纷。查找问题，分析原因，采取措施减小、消除分析误差，提供准确的分析数据，是质检分析的基本职责，也是炭 黑产品质量得以保障的根本。本文从炭黑质检分析的角度，应用数理统计分析方法，找到分析中出现偏差的原因，旨在解 决炭黑质检分析中遇到的问题，不断提升分析数据的准确性，并为生产做好服务工作。
关键词：炭黑;数理统计分析;质检
1 问题分析及拟采取的具体统计分析方法
从影响分析数据准确性可能存在的因素考 虑，本文从仪器、试剂、检验过程的操作手法、作 业环境、指标相关性、分析数据的稳定性等方面进 行统计分析和论述。
1.1 数理统计方法在检验仪器设备精度方面的 应用
在质检工作中，当对实验仪器的精度、可靠性 产生怀疑，但是没有专业的检测仪器、没有能力进 行诸如参数设置、软件运行状况和实验仪器本身 是否存在故障进行检测判定时，可以运用数理统 计方法对仪器设备进行判定。以我们德国进口的 吸油计为例(化验室没有能力进行仪器的软硬件 方面的检测)进行说明：
取 4 号标样(吸油值范围：101.4 ～ 103.8，中 值为 102.6)混匀后分成二十份，在同一作业环境 (同一个实验室，同样的温度、湿度)，分析数据 如下表(表 1)：
计算本表数据的平均值、方差、离散程度(Cp) 等，得出以下结果。
根据数理统计分析中剔除异常数据最常使用 的拉依达准则法(3δ)，可以看出本组数据均在 μ±3σ 范围内，因此没有异常数据，不用剔除。 根据数据的平稳性、离散程度(Cp)、平均值情 况，就可以判断出数据是否准确可靠，仪器是否满 足精度要求。
从结果看，可以得出如下结论：
(1)本次分析数据的平均值与标样中值102.6 相差只有0.16，可看出数据偏差很小，在再现性范 围内;
(2)从标准方差和离散度系数看，数值也很 小，所有数据均在 μ±3σ 范围内，没有异常数 据，数据平稳、集中、离散小;
(3)Cp=1.90 > 1.33，Cp 反应的是散布关系 ( 离散趋势 )，数据集中，离散小。
因此，可以排除仪器原因，吸油计正常。
如果标准方差、Cp、异常数据较多，波动大， 或者平均值离标准样中值较大，说明吸油计异常。 其中，如果标准方差、Cp值较好，没有异常数据， 但平均值离标准样中值较大，说明吸油计硬件没 有问题，可能是软件、参数设置、标准曲线，或者 是环境温度等出了问题。
1.2 应用数理统计方法对质检人员的操作手法 差异及操作技能水平进行对比评定
可安排不同的操作人员在同一台仪器设备上 对同一个样做对比实验，举N220和N234进行对比 实验的例子如下表(表 2、表 3)：
从结果上看，同一个样品不同分析人员的数 据误差大多数在1到2个点的误差范围内。因此， 在本次对比试验中，可以排除由于不同操作人员 操作技能不足，或者操作手法的符合性和一致性 达不到要求的情况，可以得出参与的分析人员业 务既能满足分析作业要求的结论。从这个例子可 以得出，当其中某一个或某几个分析人员数据与 其他人员偏差较大，且较标准值(如果做的是标 样)差距较大，或者数据的稳定性、离散性较差 时，就能对操作人员的操作技能进行评定。其它 还可以在生产平稳、产品质量波动很小的时候，可 以收集该产品不同分析人员的分析数据进行离散 性、稳定性分析，也可以评定操作技能水平。
1.3 应用数理统计方法分析作业环境因素影响 的分析
以环境温度对增塑剂对着色强度检测数据的 影响为例进行叙述。增塑剂环氧化豆油受环境温 度的要求主要防止其在不适宜的温度下混浊导致 不正确的分析结果。不同环境温度下着色强度的 分析结果如下表(表 4)。
国标要求做着色的环境温度为25℃ ±2℃，从 本次实验看，当环境温度较低(如冬季、早晚低于 20℃)时，会造成环氧化豆油混浊，着色强度分析 数值降低3个点左右。据此，可以得出结论，环境 温度偏低会造成着色强度数值偏低，着色强度测 定时，环境温度保持在 25℃ ±2℃内是必要的。
1.4 应用数理统计方法对试剂(不同厂家)的 影响进行定量分析
着色强度是炭黑重要的质量指标，从原理上 看，其检测值受试剂氧化锌的白度和表面积的影 响极大。下面以不同厂家生产的氧化锌对同一样 品对着色强度分析数据的影响举例进行说明。
使用同一批 N220 样品，分别用不同厂家的氧 化锌做的着色强度检测值见下表(表 5)。
由于ZnO的白度无法测定，但其表面积可以用 炭黑质检用的低温氮吸附仪测定，同时跟测定 B6 值结果对照，见下表(表 6)。
国标上B6的着色强度值范围为：117.8±3.36， 从N220和B6用不同厂家的氧化锌的检测数据都可 以看出，表面积越小的ZnO其测定炭黑的着色强度 值就高，表面积大的ZnO其测定炭黑的着色强度值 就偏低。氧化锌表面积大，与炭黑作用时接触面 也大，在研磨过程中吸附浸润面积大，也更均匀， 因此反射率高，着色强度结果偏低。
由此可以得出结论，氧化锌的品质也是影响着色 强度检测值的关键因素。由于炭黑检测用氧化锌没有 制定统一的标准，在日常分析工作中，当发生因为氧 化锌的品质影响着色强度检测值的情况时，应使用标 准样对分析数据进行回归校订，减少分析误差。
1.5 应用数理统计方法对分析数据做相关性(拟 合系数)的定量分析，评判检测数据的准确性
炭黑的一些质量指标之间存在很好的线性关 系。如吸碘值和 CTAB 同为表征炭黑表面积的两 个不同的指标，它们之间存在很好的线性相关性， 国标(3778-2011)比表面积类指标回归公式中： CTAB=0.825*I+3.992，R2 =0.956。可以对两种不同 分析指标的数据回归，找出它们之间的相关性(拟 合系数)，通过与标准规定相关性(拟合系数)对 比，评判检测数据的准确性和整体检测水平。举 例如下：
取某N330样品混合均匀后分作18份进行吸碘值 和CTAB的测定，检测值和回归结果见下图(图1)：
可 以 看 出，表 征 相 关 性 的 拟 合 系 数 R2 是 0.8873，与国标规定的拟合系数R2 =0.956比较，相 差不大，可以认为分析操作的准确性能满足要求。
2 炭黑检测中应用数理统计分析方法的其 他应用及意义
其它比如极差等分析也能反应数据的稳定图1性，极差即为一组数据中的最大值减去最小值的 差。极差越大，说明该组数据的波动的幅度越大， 数据越不稳定。
在日常分析工作中，如果工艺生产正常、稳 定，异常数据的出现，说明炭黑分析数据在质检 环节发生较大误差的可能性大，应从实验设备、 参数设置、实验条件、操作手法上查找原因，应 立即采取复样、标样对比等自检自查措施，尽快 找出原因，以保证报出数据的准确性;如果通过 上述措施确认我们的分析数据是准确的，那就说 明生产的产品质量上出了问题，应及时通知他们 查找原因、进行调整，减少次品量的产生，保证 产品的质量。
还可以做一些比如吸碘值和生产工艺关键参 数燃烧温度之间的关系等的定量分析工作。
3 结 论
对质检日常的分析数据进行统计、处理、分 析，有较强的操作性和实用性。可以找到问题，从 而有针对性的加以解决;可以找出它们之间的关 系和规律，提炼出需要的信息，为评判和决策提供 依据;也可以通过质量指标和工艺参数之间的定 量分析，为生产调整提供参考。
在炭黑生产和质量检验的各个环节，我们做 了大量的记录和数据统计工作。有的时候，利用 简单的数理统计分析方法可以找到原因并解决工 作中遇到的实际问题。通过统计、分析，得出结 论，起到为生产服务的作用，是数据统计工作的意 义和价值所在。
