單體液晶測試方法Testmethodforliquidcrystalmonomers2024-03-15發布國家市場監督管理總局國家標準化管理委員會GB/T43724—2024前言 I l2規范性引用文件 3術語和定義 4一般要求 5測試方法 5.1純度 5.2最大雜質(氣相色譜法或液相色譜法) 5.3易揮發分(氣相色譜法) 5.4電阻率 5.5水分含量 5.6金屬離子濃度 6試驗報告 I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國半導體設備與材料標準化技術委員會(SAC/TC203)提出并歸口。本文件起草單位：石家莊誠志永華顯示材料有限公司、山東盛華新材料科技股份有限公司、杭州譜育科技發展有限公司、中國電子技術標準化研究院、北京八億時空液晶科技股份有限公司、江蘇和成顯示科技有限公司、江蘇廣域化學有限公司、深圳市麓邦技術有限公司。1單體液晶測試方法本文件適用于單體液晶的生產研發、檢驗檢測和應用驗證等。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于GB/T602化學試劑雜質測定用標準溶液的制備GB/T4946氣相色譜法術語GB/T6682分析實驗室用水規格和試驗方法GB/T9008液相色譜法術語柱色譜法和平面色譜法GB/T11446.1電子級水GB/T25915.1—2021潔凈室及相關受控環境第1部分：按粒子濃度劃分空氣潔凈度等級GB/T26792高效液相色譜儀GB/T30431實驗室氣相色譜儀GB/T34826—2017四級桿電感耦合等離子體質譜儀性能的測定方法GB/T36647普通單體液晶材料規范GB/T36648TFT單體液晶材料規范GB/T39486化學試劑電感耦合等離子體質譜分析方法通則SJ/T11203液晶材料術語3術語和定義GB/T4946、GB/T9008、SJ/T11203界定的以及下列術語和定義適用于本文件。除主組分外占比最大的組分。具有一個或多個特性值足夠均勻穩定的物質或材料。注：通過對特定值進行定期測試，用于保持和監控測量系統的穩定。稀釋后質量與稀釋前質量的比值。注：用于表示樣品被稀釋的倍數。24一般要求除特殊規定外，測試應在下述環境中進行：——環境溫度：15℃~30℃;——相對濕度：不大于70%;——周圍無強電磁場干擾，無腐蝕性氣體，無強烈振動。5測試方法純度測試可采用氣相色譜法或液相色譜法等。當因選用不同方法而對測試結果存在爭議時，以氣相色譜法為仲裁法。樣品被汽化后，隨載氣進入色譜柱，利用各組分在氣固兩相間的吸附、脫附等物化性質的不同，在色譜柱內遷移速度的差別實現分離。由數據處理系統記錄檢測信號，生成色譜圖及相應數據。不同組分在色譜曲線中呈現出不同的峰，采用峰面積百分比法進行數據處理，主組分對應的峰面積與總組分(溶劑峰除外)的峰面積之比即為單體液晶的純度。注：溶劑峰是指在相同的測試條件下，配樣溶劑單獨進樣形成的色譜圖中的峰之和。單體液晶純度氣相色譜法測試條件符合表1規定。表1單體液晶純度氣相色譜法測試條件參數條件推薦條件進樣口溫度符合氣相色譜儀本身承受能力；確保樣品及各組分能完全汽化檢測器氫火焰離子化檢測器(FID)—檢測器溫度檢測器溫度不低于進樣口溫度，且考慮色譜柱的最高溫度限制分流比范圍為10:1～100:175:1～100:1色譜柱類型適用于分離非極性、弱極性或中等極性有機化合物的色譜柱。根據不同色譜柱選擇下列固定相：——5%苯基聚硅氧烷+95%甲基聚硅氧烷；——50%苯基聚硅氧烷+50%甲基聚硅氧烷；——100%二甲基聚硅氧烷石英玻璃毛細管柱色譜柱色譜柱型號HP-5、DB-17、DB-1;色譜柱參數(柱長×柱內徑×液膜厚度):30m×0.25mm×0.25μm3表1單體液晶純度氣相色譜法測試條件(續)參數條件推薦條件色譜柱流速控制模式采用恒定壓力模式或恒定流量模式恒定壓力：68.9kPa～241.3kPa恒定流量：0.5mL/min～2mL/min恒定壓力：103.4kPa恒定流量：1.0mL/min柱箱溫度起始溫度：通常設定高于環境溫度5℃~20℃,起始溫度宜不低于50℃;保持時間：在特定的溫度下持續一段時間，也可為0;最高溫度：不低于進樣口溫度，不高于檢測器溫度及色譜柱自身承受的最高值—進樣量運行時間不超過120min——空氣流量200mL/min～600mL/min300mL/min氫氣流量24mL/min～60mL/min30mL/min柱流量與尾吹氣加和10mL/min～60mL/min25mL/min隔墊吹掃流量0mL/min～40mL/min能完全溶解單體液晶樣品的有機溶劑，純度應不小于99.9%,宜使用二氯甲烷、環己烷和甲苯等。儀器設備要求如下：——氣相色譜儀，符合GB/T30431規定并配置相應色譜柱和氫火焰離子化檢測器(FID);——電子天平，精度不低于10mg。載氣：高純氮氣或高純氦氣，純度不小于99.999%。燃燒氣：高純氫氣，純度不小于99.999%;高純空氣，宜使用合成空氣，氮氣與氧氣體積比為79:21,其中氮氣和氧氣的純度均應大于99.999%。用電子天平稱取單體液晶樣品，加入有機溶劑，配制質量百分比為5%～20%溶液，靜置至溶液透5.1.2.7.1打開氣相色譜儀和計算機開關，使氣相色譜儀與計算機處于聯機狀態。打開氣相色譜儀控4GB/T43724—20245.1.2.7.35.1.2.7.4行測試。編輯方法程序，確保色譜柱正確安裝，載氣、燃燒氣壓力正常，達到設備運行要求。根據不同單體液晶材料的物理性質，按表1規定設定參數。錄入樣品信息，待參數到達設定值并穩定后，進樣0.3μL～2.0μL,根據設定的測試程序進5.1.2.8試驗數據處理采用峰面積百分比法進行數據處理。單體液晶的氣相色譜純度為單體液晶對應的峰面積與總組分(溶劑峰除外)的峰面積之比，以w表示，按公式(1)計算。 (1)式中：A——單體液晶的峰面積；A;——組分i的峰面積；w——單體液晶的氣相色譜純度。純度測定1次記錄測試值，報告結果保留到小數點后3位。5.1.3液相色譜法樣品進入色譜柱后，利用各組分在液固兩相間的吸附、脫附等物化性質的不同，在色譜柱內遷移速度的差別實現分離。由數據處理系統記錄檢測信號，生成色譜圖及相應數據。不同組分在色譜曲線中呈現出不同的峰，采用峰面積百分比法進行數據處理，主組分對應的峰面積與總組分(溶劑峰除外)的峰面積之比即為單體液晶的純度。單體液晶純度液相色譜法測試條件符合表2規定。表2單體液晶純度液相色譜法測試條件參數條件推薦條件泵流速符合液相色譜儀本身承受能力；確保色譜柱反壓不超過設備的最高承受能力泵流速如下：——高效液相色譜1.0mL/min;——超高效液相色譜0.3mL/min～0.5mL/min流動相流動相要求如下：——符合液相色譜儀本身適用的試劑種類；——流動相洗脫模式(等度、梯度)可調；——試劑種類和洗脫模式應根據分離情況調節流動相為甲醇、乙腈、水檢測器紫外可見吸收檢測器(UV-VIS)——檢測器波長波長：在紫外光波長范圍(200nm～400nm)內，對單體液晶進行全波長掃描后得到吸收光譜圖，譜圖二大波峰對應的波長—5表2單體液晶純度液相色譜法測試條件(續)參數條件推薦條件色譜柱類型適用于分離弱極性、中等極性有機化合物的色譜柱反相C18色譜柱色譜柱溫度符合色譜柱本身適用溫度范圍，選擇適合樣品的溫度25℃~40℃進樣量運行時間不超過120min——符合GB/T6682的一級水；能完全溶解單體液晶樣品的有機溶劑，純度應不小于99.9%,宜使用甲根據單體液晶的分離情況調節相應有機溶劑和水的比例，配制合適的流動相。儀器設備要求如下：——液相色譜儀，符合GB/T26792規定并配置相應色譜柱和UV-VIS;——電子天平，精度不低于1mg。用電子天平稱取單體液晶樣品，加入流動相，配制質量百分比濃度為0.05%～0.5%的溶液，目測溶5.1.3.6.1確保流動相充足，打開液相色譜儀和計算機開關，使液相色譜儀與計算機處于聯機狀態。打開液相色譜儀控制軟件，進入測試方法編輯程序。5.1.3.6.2根據不同單體液晶材料的物理性質，按表2規定設定參數。行測試。采用峰面積百分比法進行數據處理。主組分對應的峰面積與總組分(溶劑峰除外)的峰面積之比即為單體液晶的純度，具體計算方法見純度測定1次記錄測試值，報告結果保留到小數點后3位。5.2最大雜質(氣相色譜法或液相色譜法)采用峰面積百分比法，對5.1純度方法得到的色譜圖進行數據處理。最大雜質對應的峰面積與總組分(溶劑峰除外)的峰面積之比即為最大雜質含量。最大雜質測定1次記錄測試值，報告結果保留到小數點后3位。6GB/T43724—20245.3易揮發分(氣相色譜法)5.3.1原理樣品被汽化后，利用各組分在氣固兩相間的吸附、脫附等物化性質的不同，在色譜柱內遷移速度的差別實現分離。由數據處理系統記錄檢測信號，生成色譜圖及相應數據。不同組分在色譜曲線中呈現出不同的峰，采用峰面積百分比法進行數據處理，易揮發分對應的峰面積總和與樣品各組分面積總和之比為易揮發分含量。5.3.2測試條件起始溫度宜為50℃。除起始溫度外，其他參數設置均與表1相同。能完全溶解單體液晶樣品的有機溶劑，純度應不小于99.9%,宜使用苯甲醚、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亞砜等。5.3.4儀器設備符合5.1.2.4的規定。5.3.5試樣制備用電子天平稱取單體液晶樣品，加入合適的有機溶劑，配制質量百分比濃度為5%～20%溶液，目測溶液透明，得到試樣。5.3.6試驗步驟5.3.6.1測試有機溶劑，測試步驟與5.1.2.7相同，運行10min～15min。5.3.6.2測試試樣，進樣量與有機溶劑相同，測試步驟與5.1.2.7相同。5.3.7試驗數據處理采用峰面積百分比法進行數據處理，易揮發分對應的峰面積總和與樣品各組分面積總和之比為易揮發分含量。易揮發分測定1次記錄測試值，報告結果保留到小數點后4位。5.4電阻率5.4.1原理在溫度一定的情況下，將待測單體液晶樣品放入電極中，用高電阻測量儀對試樣施加一個固定直流電壓U,測量其響應電流I,根據公式(2)計算待測單體液晶的電阻率p。式中：p——待測單體液晶樣品的電阻率，單位為歐姆厘米(Ω·cm);U——電壓，單位為伏特(V);I——電流，單位為安培(A);K——電極系數，單位為厘米(cm)。7潔凈度不低于GB/T25915.1—2021規定的ISO5級，相對濕度不高于30%。單體液晶電阻率測試條件符合表3規定。表3單體液晶電阻率測試條件參數條件電壓類型直流電壓1V～36V,宜為10V延遲時間選擇能完全溶解待測單體液晶樣品的溶劑，宜使用液態單體液晶或多種單體液晶按一定比例經混溶劑應符合GB/T36647和GB/T36648的規定。儀器設備要求如下：——高電阻測量儀；——電子天平，精度為1mg;——磁力攪拌臺。用電子天平稱取單體液晶樣品，加入符合5.4.4規定的溶劑，配置質量百分比濃度為1%～10%溶液(視溶解度情況應選擇高濃度且固定),放入潔凈磁子，加熱攪拌至溶解，攪拌均勻，得到試樣。5.4.7試驗步驟5.4.7.1打開高電阻測量儀，進入測試程序。5.4.7.2將試樣注滿測試電極。5.4.7.3將測試電極放置于屏蔽箱，連接電極線。5.4.7.4設置測試條件，詳細參數設定符合表3規定。5.4.8試驗數據處理讀取測試結果即為該單體液晶的電阻率。電阻率測定1次記錄測試值，報告結果保留到小數點后1位。5.5水分含量采用卡爾·費休水分測定儀進行測試，使用含有碘離子的陽極電解液，在通電條件下，陽極電解液8H?O+I?+SO?+CH?OH+3RN→(RNH)SO?CH?+2(RNH)I碘是在含有碘離子的陽極電解液中電解產生，化學反應式如下：若試樣中存在有水，產生的碘與水反應。根據法拉第定律，產生碘的量與消耗的電量成正比。因此，測量電量的總消耗的方法可測定樣本中的水分總量。相對濕度不高于30%。單體液晶水分含量測試條件符合表4規定。表4單體液晶水分含量測試條件參數條件極化電流滴定初始電壓400mV～500mV滴定終止電壓能完全溶解待測單體液晶的有機溶劑，宜使用甲苯和正庚烷等；溶劑水分含量應不大于50mg/kg;卡爾·費休庫倫試劑。儀器設備要求如下：——微量進樣器；——電子天平，精度為1mg。5.5.6.2固體試樣：將單體液晶溶于純甲苯中，配制成質量分數約20%的溶液，甲苯的水分含量應不大于50mg/kg。5.5.7.1.2用微量進樣器抽取液體試樣1.0mL～2.0mL,放于電子天平上稱量裝有甲苯的微量進樣器5.5.7.1.3按表4設定測試條件，預滴定完成后，將液體試樣加入卡爾·費休水分測定儀電解池中，微量進樣器放于電子天平上稱得其質量，由總重和微量進樣器質量的差值得到樣品的質量，輸入卡爾·費9休水分測定儀中，儀器將自動計算出單體液晶的水分含量。5.5.7.2.1按表4設定測試條件，用微量進樣器抽取甲苯1.0mL～2.0mL,放于電子天平上稱得總重。5.5.7.2.2設定檢測方法，預滴定完成后，將甲苯加入卡爾·費休水分測定儀的電解池中，放于電子天平上稱取微量進樣器的質量，由總重和微量進樣器質量的差值得到甲苯的質量值，輸入到卡爾·費休水分測定儀中，儀器將自動計算出甲苯的水分含量X?。5.5.7.2.3用微量進樣器抽取固體試樣1.0mL～2.0mL,放于電子天平上稱得總重。5.5.7.2.4設定檢測方法，預滴定完成后，將固體試樣加入卡爾·費休水分測定儀的電解池中，放于電子天平上稱取微量進樣器的質量，由總重和微量進樣器質量的差值得到固體試樣的質量，輸入到卡爾·費休水分測定儀中，儀器將自動計算出固體試樣的水分含量X2。5.5.7.2.5待測單體液晶的水分含量，按公式(3)計算：式中：X——單體液晶的水分含量，單位為毫克每千克(mg/kg);X?——甲苯的水分含量，單位為毫克每千克(mg/kg);X?——固體試樣的水分含量，單位為毫克每千克(mg/kg);a——固體試樣中單體液晶的質量分數。5.5.8試驗數據處理最終計算值即為該單體液晶的水分含量。水分含量測定1次記錄測試值，報告結果保留到小數點后1位。5.6金屬離子濃度樣品通過進樣系統被送進電感耦合等離子體源中，并在高溫炬管中蒸發、分解、原子化和電離，絕大多數金屬離子成為單價離子，這些離子高速通過采樣錐、截取錐進入質譜儀真空系統。離子通過后，在離子透鏡的電場作用下聚焦成離子束并進入四極桿離子分離系統，根據質荷比的不同依次分開。最后由離子檢測器進行檢測，產生的信號經過放大后通過信號測定系統檢出。潔凈度不低于GB/T25915.1—2021規定的ISO7級。金屬離子測試條件符合表5規定。表5電感耦合等離子體質譜測試儀測試條件參數條件氬氣壓力700kPa～750kPa氬氧混合氣壓力500kPa～550kPa表5電感耦合等離子體質譜測試儀測試條件(續)參數條件氦氣壓力90kPa～130kPa蠕動泵轉速儀器排風風速8m/s～10m/s霧化室溫度能完全溶解樣品的有機溶劑，單一金屬元素含量不大于0.5μg/kg,宜使用N-甲基吡咯烷酮或二甲苯等。標準溶液按GB/T602的規定制備或者直接使用標準物質/標準樣品。試驗用水應符合GB/T11446.1的規定。儀器設備要求如下：——電感耦合等離子體質譜測試儀，應滿足GB/T39486的要求并滿足有機樣品進樣要求；——電子天平，精度為1mg。載氣和輔助氣體(氬氣或氦氣，純度不小于99.999%),可選氣體混合氬氣(氬氣與氧氣體積比為80:20,純度不小于99.999%)。設定標準曲線，按標準曲線濃度梯度制備各濃度樣品，標準曲線樣品不少于7個，同時制備質量監用電子天平稱取質量為0.2g～0.6g樣品充分溶解在有機溶劑中，配制成一定稀釋因數(宜稀釋因數DF=15±0.5)的樣品溶