本發(fā)明屬于防水材料檢測，具體為一種建筑外墻用防水材料的成分檢測方法。

背景技術(shù)：

1、建筑外墻用防水材料是一種專門用于保護建筑物外墻，防止水分侵入和滲漏的功能性材料。它的主要作用是提高建筑物的耐久性，確保室內(nèi)環(huán)境的干燥和舒適，同時提升建筑的整體美觀和結(jié)構(gòu)安全。以下是建筑外墻用防水材料的主要特點：良好的防水性能：該材料具有優(yōu)異的憎水性，能在建筑外墻表面形成一道堅固的防水屏障，有效阻隔雨水和地下水侵入墻體。高效的耐久性：防水材料具備較強的抗紫外線、耐老化性能，即使在惡劣氣候條件下，也能長期保持防水效果。環(huán)保安全：建筑外墻防水材料無毒、無害，不含有害物質(zhì)，對人體和環(huán)境友好。在建筑外墻用防水材料的研發(fā)和生產(chǎn)過程中，成分檢測是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)涉及到對樣品進行一系列復(fù)雜的預(yù)處理步驟，包括研磨、提取、凈化等，以保證后續(xù)色譜分析、光譜分析等手段能夠準確地揭示樣品的成分組成。

2、但是傳統(tǒng)的成分檢測方法通常涉及對樣品進行預(yù)處理，如研磨、提取、凈化等，然后通過色譜分析、光譜分析等手段進行成分分析。然而，這些方法存在一些局限性，如預(yù)處理步驟復(fù)雜、操作繁瑣、分析周期長等。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：為了解決上述提出的問題，提供一種建筑外墻用防水材料的成分檢測方法。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種建筑外墻用防水材料的成分檢測方法，所述方法包括以下步驟：

3、s1：對防水材料的樣品進行收集，將樣品存放在干凈、干燥的容器中，避免污染和水分吸收；

4、s2：使用球磨機將干燥后的樣品粉碎成細粉；通過高速攪拌或超聲波處理確保樣品的均質(zhì)化，對樣品材料進行預(yù)處理；

5、s3：將預(yù)處理得到的濃縮樣品用適當(dāng)?shù)娜軇┫♂屩吝m合hplc分析的濃度，之后進行高效液相色譜分析；

6、s4：將提取液或直接進樣的樣品進行衍生化處理，之后進行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析；

7、s5：將干燥的粉末樣品與適量的溴化鉀混合，壓制成透明的紅外光譜片，之后進行紅外光譜分析；

8、s6：使用nmr技術(shù)來分析樣品中的有機分子結(jié)構(gòu)，通過化學(xué)位移、耦合常數(shù)信息，推斷分子結(jié)構(gòu)；

9、s7：利用透射電子顯微鏡tem或掃描電子顯微sem觀察樣品的微觀形態(tài)和結(jié)構(gòu)，結(jié)合能譜儀進行元素分析；

10、s8：數(shù)據(jù)整合，將所有分析儀器得到的數(shù)據(jù)進行整合，比較不同技術(shù)得到的結(jié)果；

11、s9：使用統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行處理，通過主成分分析，以識別主要成分和雜質(zhì)；

12、s10：通過重復(fù)試驗、標(biāo)準物質(zhì)比對方法驗證分析結(jié)果的準確性；

13、s11：對分析結(jié)果進行記錄保存，即可結(jié)束整個建筑外墻用防水材料的成分檢測流程。

14、在一優(yōu)選的實施方式中，所述步驟s1中，將樣品切割成小塊，確保樣品的均勻性；如果樣品不均勻，進行充分混合；將樣品放置在電熱恒溫干燥箱中，于105℃下干燥至恒重；對于熱敏感樣品，使用冷凍干燥。

15、在一優(yōu)選的實施方式中，所述步驟s2中，預(yù)處理的方法包括：

16、s2-1.選擇合適的丙酮或者甲苯溶劑進行液-液萃取，以提取樣品中的有機成分；對于防水材料中的聚合物，使用索氏提取器進行長時間提??；

17、s2-2.使用濾紙或濾膜過濾提取液，去除不溶性雜質(zhì)，通過活性炭柱或固相萃取柱進一步凈化提取液；

18、s2-3.通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮提取液，去除溶劑，以獲得較高的目標(biāo)化合物濃度；

19、s2-4.根據(jù)目標(biāo)化合物的性質(zhì)，進行衍生化反應(yīng)，以提高其在gc-ms上的響應(yīng)；

20、s2-5.將濃縮后的樣品稀釋至適合儀器檢測的濃度；分裝樣品，準備進行后續(xù)的儀器分析。

21、在一優(yōu)選的實施方式中，所述步驟s3中，具體包括：

22、s2-1：樣品自動化準備，使用自動化稀釋系統(tǒng)，根據(jù)預(yù)設(shè)程序?qū)饪s樣品稀釋至適合hplc分析的濃度，自動化過濾裝置配合0.22μm濾膜，進行樣品過濾，確保無顆粒物和蛋白質(zhì)干擾，對于需要預(yù)濃縮的樣品，采用在線s2-pe-hplc系統(tǒng)進行自動化預(yù)濃縮；

23、s2-2：色譜柱與流動相選擇，根據(jù)樣品特性選擇適合的uhplc色譜柱超細顆粒c18柱，使用專家系統(tǒng)軟件自動優(yōu)化流動相組成，包括水相和有機相的比例，設(shè)定梯度洗脫程序，確保不同成分的有效分離；

24、s2-3：色譜條件智能化設(shè)定，自動調(diào)整流速，以獲得最佳分離效率和峰形，設(shè)定柱溫，通常在30-40℃之間，以減少樣品的熱降解，根據(jù)檢測器類型設(shè)定合適的檢測波長；

25、s2-4：儀器操作與數(shù)據(jù)采集，啟動自動進樣器，按照預(yù)設(shè)的進樣序列和體積進行樣品注入，開啟數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保色譜圖的高分辨率和靈敏度，實時監(jiān)測系統(tǒng)性能，包括壓力和柱溫，通過反饋控制系統(tǒng)自動調(diào)整參數(shù)；

26、s2-5：色譜峰檢測與優(yōu)化，使用機器學(xué)習(xí)算法自動識別色譜峰，去除噪音和背景干擾，對色譜峰進行峰形擬合，確保積分的準確性；

27、s2-6：化合物鑒定：結(jié)合保留時間和光譜數(shù)據(jù)，利用ai輔助的譜庫匹配系統(tǒng)進行成分鑒定；對于未知化合物，使用光譜解析軟件進行結(jié)構(gòu)推斷；

28、s2-7：定量分析，應(yīng)用高級積分方法進行準確積分，使用內(nèi)標(biāo)法或外標(biāo)法進行定量，計算各成分的濃度；

29、s2-8：數(shù)據(jù)分析與報告生成，利用統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，包括精密度、準確度和重復(fù)性評估，自動生成詳細的分析報告，包括樣品信息、分析條件、結(jié)果和結(jié)論。

30、在一優(yōu)選的實施方式中，所述步驟s2-5中，首先進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)導(dǎo)入、清洗和歸一化；接著，通過峰檢測和特征計算提取關(guān)鍵色譜峰信息；在此基礎(chǔ)上，建立噪音模型并進行背景校正，以識別和去除干擾信號；隨后，利用訓(xùn)練集數(shù)據(jù)，選擇合適的機器學(xué)習(xí)算法進行模型訓(xùn)練，并通過特征選擇優(yōu)化模型；應(yīng)用訓(xùn)練好的模型自動識別新數(shù)據(jù)中的色譜峰，并通過峰確認和噪音抑制步驟提高結(jié)果準確性；最后，通過結(jié)果驗證和模型優(yōu)化確保分析質(zhì)量，并將整個過程自動化，建立持續(xù)監(jiān)控的流程，以實現(xiàn)高效、可靠的色譜數(shù)據(jù)分析。

31、在一優(yōu)選的實施方式中，所述步驟s4中，首先，將提取液或樣品置于衍生化反應(yīng)器中，根據(jù)樣品的化學(xué)性質(zhì)選擇合適的衍生化試劑，包括硅烷化試劑、?；噭┗蛲榛噭辉跍睾偷募訜峄蚴覝貤l件下，使衍生化反應(yīng)充分進行，通常需要添加催化劑或使用特定的反應(yīng)條件來促進反應(yīng)；衍生化完成后，通過氮氣吹掃或旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除多余的衍生化試劑和溶劑，留下衍生化產(chǎn)物；隨后，將衍生化產(chǎn)物溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，以便于gc-ms進樣；在gc-ms分析中，樣品被注入氣相色譜儀，通過色譜柱分離后，不同的化合物根據(jù)其沸點和極性在不同時間點被洗脫出來，并進入質(zhì)譜儀進行檢測；質(zhì)譜儀根據(jù)化合物的質(zhì)荷比生成質(zhì)譜圖，通過比對標(biāo)準譜庫或計算得到的保留時間，鑒定和定量樣品中的成分。

32、在一優(yōu)選的實施方式中，所述步驟s5中，首先需要將干燥后的粉末樣品與適量的溴化鉀混合；溴化鉀作為一種紅外透明的鹽，用于制備紅外光譜片，因為它不會在紅外光譜范圍內(nèi)吸收光；混合過程中，需要確保樣品和溴化鉀的比例適當(dāng)，以便獲得足夠的信號強度且不會出現(xiàn)過飽和；混合好的粉末被小心地轉(zhuǎn)移到一個專用的模具中，并在壓力機的幫助下壓制成透明的紅外光譜片；壓制過程中，壓力需要均勻分布，以避免產(chǎn)生氣泡和裂紋，這些都會影響光譜片的透明度和后續(xù)的光譜分析結(jié)果；壓制好的紅外光譜片隨后被放置在紅外光譜儀的樣品室內(nèi)；在分析過程中，紅外光束通過光譜片，樣品中的化學(xué)鍵和官能團會根據(jù)其特定的振動頻率吸收紅外光，從而產(chǎn)生特征吸收峰；通過對比標(biāo)準光譜或使用化學(xué)鍵的已知吸收頻率，識別樣品中的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成，從而對樣品進行定性和定量分析。

33、在一優(yōu)選的實施方式中，所述步驟s6中，首先，將待分析的樣品溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，以提供一個均勻的磁場環(huán)境；將溶解好的樣品放入nmr管中，并放置在nmr譜儀的磁場中；在1h?nmr實驗中，氫原子核的磁共振信號被激發(fā)并記錄，產(chǎn)生一系列的化學(xué)位移峰，這些峰的位置、形狀和積分面積提供了關(guān)于分子中氫原子環(huán)境的信息；在13c?nmr實驗中，碳原子核的信號同樣被記錄，提供有關(guān)碳骨架的信息；通過分析化學(xué)位移、耦合常數(shù)、峰的分裂模式參數(shù)，推斷出分子中碳氫骨架的結(jié)構(gòu)、官能團的類型以及分子內(nèi)部的連接方式。

34、在一優(yōu)選的實施方式中，所述步驟s7中，首先，將樣品切割或研磨成納米或微米級別的薄片或顆粒，并固定在專用的樣品臺上；在sem操作中，樣品通常需要進行鍍膜處理，包括鍍金或碳，以提高導(dǎo)電性和圖像質(zhì)量；在tem操作中，樣品需要足夠薄，以便電子束能夠穿透；在獲得微觀圖像的同時，結(jié)合能譜儀進行元素分析；eds通過檢測樣品受電子束激發(fā)后發(fā)射的特征x射線來確定樣品中的元素種類和相對含量；這種分析能夠提供樣品的化學(xué)成分信息，幫助研究者理解樣品的組成與其微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系；通過sem和tem的結(jié)合使用，在觀察樣品形態(tài)的同時，獲得關(guān)于元素分布和化學(xué)狀態(tài)的詳細信息。

35、在一優(yōu)選的實施方式中，所述步驟s9中，將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)組織成一個矩陣，其中每一行代表一個樣本，每一列代表一個變量，之后計算協(xié)方差矩陣，計算公式為：

36、其中xi是第i個樣本，xˉ是所有樣本的平均值；

37、接著對協(xié)方差矩陣進行特征值分解，得到特征值和對應(yīng)的特征向量，

38、計算特征值：通過解特征方程：

39、det(cov(x)-λi)＝0來找到特征值λ；

40、對于每個特征值，通過解方程：

41、(cov(x)-λi)v＝0來找到特征向量v；

42、之后將特征值從大到小排序；選擇主成分：選擇最大的幾個特征值對應(yīng)的特征向量，這些特征向量代表了數(shù)據(jù)中的主要成分；

43、最后將原始數(shù)據(jù)矩陣投影到選定的主成分上，得到主成分得分矩陣t，計算得分：t＝xw，其中w是所選特征向量的矩陣，分析每個主成分對應(yīng)的特征向量，確定哪些原始變量對主成分的貢獻最大。

44、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

45、1、本發(fā)明中，使用機器學(xué)習(xí)算法自動識別色譜峰并去除噪音和背景干擾，對于建筑外墻用防水材料的成分檢測方法，具有顯著的有益效果。首先，通過精確的成分分析，可以提高檢測的精度和可靠性，確保防水材料中的各種成分，包括聚合物、添加劑等，得到準確識別和量化。其次，自動化處理加速了檢測流程，提高了實驗室的工作效率，節(jié)省了人力和成本。此外，標(biāo)準化的流程和可重復(fù)性提升了檢測方法的可靠性和準確性，有助于優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量控制和配方優(yōu)化。最后，通過精確的成分檢測，制造商可以更好地控制防水材料的質(zhì)量，增強市場競爭力，提高品牌聲譽。因此，機器學(xué)習(xí)算法在建筑外墻用防水材料的成分檢測方法中，不僅提高了檢測效率和精度，還增強了產(chǎn)品的質(zhì)量控制，支持了產(chǎn)品的研發(fā)和創(chuàng)新，從而提升了整個行業(yè)的競爭力。

46、2、本發(fā)明中，通過數(shù)據(jù)整合和主成分分析(pca)等統(tǒng)計方法，將不同分析技術(shù)得到的數(shù)據(jù)進行綜合處理，有效地識別主要成分和雜質(zhì)。這種數(shù)據(jù)處理方式不僅提高了分析效率，還通過降維技術(shù)簡化了復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，使得結(jié)果更加直觀易懂。通過統(tǒng)計分析，可以揭示不同成分之間的相關(guān)性，為產(chǎn)品配方優(yōu)化和質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)。此外，通過重復(fù)試驗和標(biāo)準物質(zhì)比對驗證分析結(jié)果的準確性，確保了檢測方法的可靠性和重復(fù)性。