第35卷，第1期 2015年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.35,No.1.ppl04-107
January2015
基于近红外光谱技术的钢结构防火涂料品牌鉴别方法研究
薛岗，宋文琦*，李树超公安部天津消防研究所，天津300381
摘要为了实现钢结构防火涂料在流通使用领域中不同品牌的现场快速鉴别，提出了一种用近红外光谱技术快速鉴别钢结构防火涂料晶牌的方法。运用光栅扫捕型近红外光谱仪器，通过近红外漫反射光谱获取不同品牌钢结构防火涂料的光谱曲线，并对光谱数据进行标准正态变量变换（standardnormalvariatetrans-formation，SNV）、Norris二阶求导等优化处理。利用主成分分析法（principal componentanalysis，PCA)对钢结构防火涂料品牌进行聚类分析，前五个主成分的累积方差贡献率已达到99.791%，以PC1，PC2和PC3X 10的得分值对所有建模样晶在三维空间作图，对不同晶牌的钢结构防火涂料具有很好的聚类作用。利用5 个品牌的各25个样晶建立校正模型，用余下5个品牌的各5个样晶，其计25个样晶进行外部验证，通过未知样品光谱的主成分得分值计算其与校正模型中每个品牌的马氏距离值，实现未知样品的品牌鉴别。建立的定性分析模型对未知样品的外部验证正确率达到100%。说明该分析方法能够快速准确的鉴别钢结构防火涂料品牌，并为市场规范提供技术参考。
关键词近红外光谱；钢结构防火涂料；主成分分析；马氏距离；涂料鉴别
中图分类号：0657.3；TU54
引言
文献标识码：A
钢结构防火涂料是一种广泛用于钢结构表面，阻滞火灾
迅速曼延，提高钢结构耐火极限的特种涂料。目前，钢结构防火涂料的技术性能测试按照GB14907一2002《钢结构防火涂料》进行，模拟试验要经过防火涂料的涂覆、自然环境下十燥固化、在特定实验装置或试验炉上进行试验的过程，这种试验检测周期长，过程复杂，试验成本高，只有少数专业机构能够实施检验"。GA588一2012《消防产品现场检查判定规则》明确提出了防火涂料外观、涂层厚度和膨胀倍数等技术性能的现场检验要求，通过现场检查判定防火涂料的产品质量是否合格"。我国防火涂料品牌繁多，不乏一些假冒伪劣产晶以次充好，由于其组分复杂，采用通常的检查方法很难对其品牌进行鉴别，所以研究一种快速、简便、无损的钢结构防火途料晶牌鉴别技术是十分必要的，
近红外光谱能够反映出含氢基团的结构和组成信息，可利用全谱段或多波段的光谱数据结合化学计量学方法建立模型进行定量或定性分析。近红外光谱分析技术因其快速、无损、高效和操作技术要求低，可测量固体、粉末、浆体、液体
收稿日期：2014-02-27，修订日期：2014-06-18
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2015 )01-0104-04
等样品的特性，现已得到广泛应用3。定性分析多用于中药材和消防产品真伪鉴别、玉米和纤维品种分类以及大米产地鉴别等领域-}。邓小波等7详细地介绍了锥形量热仪法、光电子能谱、扫描电镜、红外光谱等检测方法在钢结构防火涂料检测方面的应用，但这些方法的检测时间较长，不适于进行现场的快速检测。北京化工大学胡爱琴等通过簇类的独立软模式(SIMCA)方法建立了钢结构防火涂料与普通涂料的识别模型，外部验证可以准确识别未知样本。但是，不同品牌的钢结构防火涂料的快速检测方法和鉴别模型仍未提出。所以，本研究选择5个不同品牌的钢结构防火涂料，采用近红外光谱技术中的主成分分析和马氏距离判别法建立定性分析模型，为钢结构防火途料晶牌鉴别提供参考。
1实验部分 1.1标样制备
从五个不同的防火涂料厂家采购广不同种类、五种型号的薄型钢结构防火涂料。由公安部天津消防研究所严格按照 GB14907一2002的要求进行标准样品的制备，选用116b标准工字钢作底材，彻底清除锈迹后喷涂环氧防锈漆，接涂料
基金项目：公安部消防局重点攻关项目(2013XFGG05)和公安部天津消防研所科研计划项目(2013SJ-A-06)资助作者简介：薛岗，1973年生，公安部天津消防研究所副研究员
e-mail : xuegang@ tfri .com .cr
*通讯联系人e-mail:songwenq@tfri.com.en