Page 42 - 理化检验-物理分册2022年第八期
P. 42

李 冰, 等: 聚醚醚酮材料熔融温度、 结晶温度和玻璃化转变温度测量结果的不确定度评定



            Pol yEtherEtherKetone ( PEEK ) Pol y mersand       性对测量结果的影响, 还包含了试样材料的均匀性

            Com p ounds f or Use in Im p lantable Medical      和稳定性, 及设备测量的重复性对测量结果的影响。
            Devices 。                                         2.1.3  标准不确定度分量的评定
                 笔者应用 DSC 法对植入医疗器械用 PEEK 材                    2.1.3.1  试验结果重复性引入的标准不确定度分量
                                                                         (
                     ,                                                u 1 x )
            料 的 T m T c   和 T g  进 行 了 测 定, 并 根 据 JJF

            1059.1 — 2012 《 测 量 不 确 定 度 评 定 与 表 示 》和               试样材料的均匀性和稳定性、 不同检测人员的

            CNAS-GL009 : 2018 《 材料理化检验测量不 确定度                  操作, 甚至同一人员各次的操作、 DSC 设备测量的
            评估指南及实例》, 分析探讨了测量不确定 度的来                           重复性都给测量结果引入了不确定性, 这项分量可
                                                 ,             以用统计得到的标准差来进行评定( 即采用 A 类评
            源, 对 DSC 法测定聚醚醚酮材料的 T m T c              和 T g
            结果的不确定度进行了评定。                                      定方法   [ 4 ] )。在同一块植入用 PEEK 材料上均匀地
                                                               切取 12 份 PEEK 试样, 进行 DSC 测量。由 3 位检
            1  试验方案
                                                               测人员分别分析读取获得的每一个 DSC 曲线, 得到
            1.1  仪器与试剂                                        PEEK 材料的 T p m T p c T ei g  和 T m g ( 见表 1 )。受试
                                                                                   ,
                                                                               ,

                DSC214Pol y ma 型 差 示 扫 描 量 热 仪 和 STA           样的均匀性、 人员的重复性、 设备的允许误差等多种


            449F5Ju p iter型同步热分析仪( 仅称量用); 热分析                  因素的影响, 应用 DSC 法测量试样的特征温度具有
            标准物质铟( In ); 高纯氮气。                                 一定的分散性, 特别是对于 T ei g        和 T m g , 这种分散性
            1.2  试验方法                                          就更加明显。由于不宜采用合并样本标准差来评定

                 根据 YY / T1707 — 2020 , 在温度为( 24±2 ) ℃ ,       该项标准不确定度, 因此采用贝塞尔公式计算标准
            相对湿度为( 50~56 ) % 的环境下, 用热分析标准物                     差来评定, 即
            质铟校准 DSC 设备, 校准重复性不超过 2% 。测量                                           n
                                                                                      x i -x
            条件下的基线形状接近一条 直线, 符合标准要求。                                              ∑           2
                                                                                  i =1
                                                                            s=                            ( 1 )
            将植入医疗器械用 PEEK 材料在上述实验室环境                                                 n-1


                                           ,
            下调节 24h 后, 切取( 5~15 ) m g 放入 DSC 设备                式中: x i  为第 i 次测量值; n 为测量的总次数, 即 36

            中, 按 YY / T1707 — 2020 规定的温度扫描程序完成                 次; s 为标准差;    为所有测量值的算术平均值。
                                                                            x
            测量。                                                                        n
                                                                                    1                     ( 2 )
                                                                                x =
                 根据该标准中数据处理的相关要求, 在测得的                                                ∑  x i
                                                                                    n i = 1

            DSC 曲线中, 以第二次加热过程中的熔融吸热峰峰                            YY / T1707 — 2020 没有明确规定测量次数, 暂
                                                 , 以冷却过
            温度( T p m  ) 为 PEEK 材料的熔融温度 T m                    定试验结果是取观测到的任一次 x i               的值( k=1 , k
                                                               为测量次数), 所以待求的不确定度分量为
                                                   , 在第 2
            程中的放热峰峰温度( T p c        ) 为结晶温度 T c
            个加热周期开始测定玻璃化转变温度外推起始温度                                                     s
                                                                                 (
                                                                              u 1 x ) =   = s             ( 3 )
                               。
            T ei g  和中点温度 T m g                                                        k
                                                                      ,   ,     和 T m g  的测量结果及标准不确
            2  试验结果与分析                                           T p m T p c T ei g
                                                                          (
                                                               定度分量u 1 x ) 的计算结果如表 1 所示。
                                               ,        的     2.1.3.2  差示扫描量热仪引入的标准不确定度分量
            2.1  植入医疗器械用 PEEK 材料 T m T c           和 T g
                                                                         (
                 测量不确定度评定                                             u 2 x )
            2.1.1  建立测量模型                                          差示扫描量热仪重复性测量引入的不确定度已

                 根据 YY / T1707 — 2020 , DSC 测量 PEEK 材料         包含在上述所求的分量 u 1 x ) 中, 而差示扫描量热
                                                                                       (
                ,   ,   ,    的测量模型为Y=X 。                       仪温度示值误差引入的不确定度需单独考虑。实验
            T p m T p c T ei g T m g

            2.1.2  测量不确定度来源的分析                                 室 用 于 测 量 工 作 的 差 示 扫 描 量 热 仪 是 按 照 JJG

                 主要来源有: 试验结果重复性引入的不确定度,                       936 — 2012 《 示差扫描量热计检定规程》 进行校准合

            测量设备的温度示值误差引入的不确定度, 标准物                            格的, 最 新 校 准 证 书 给 出 的 温 度 测 量 误 差 为 0 ℃

            质标准值引入的不确定度。试验结果重复性引入的                             ( 铟), 温度测量结果扩展不确定度 U=0.4 ℃ , k=

            不确定度中, 不仅包括了多个检测人员的测量重复                           2 。用 B 类评定方法得到u 2 x ) =0.2 ℃ 。
                                                                                        (
             2 6
   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47