摘要：由于高分子材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)等差異,，不同材質(zhì)薄膜材料的阻隔性能不盡相同,。本文通過(guò)對(duì)相同厚度的PET、BOPP兩種材質(zhì)薄膜材料氧氣透過(guò)量與水蒸氣透過(guò)率分別進(jìn)行測(cè)試,，對(duì)比了兩種材料的阻隔性能差異,，并介紹了試驗(yàn)原理、設(shè)備參數(shù)及適用范圍,、試驗(yàn)過(guò)程等內(nèi)容,，為薄膜材料阻隔性能的測(cè)試及包材篩選提供參考。
關(guān)鍵詞：PET薄膜,、BOPP薄膜,、阻隔性能、氧氣透過(guò)量,、水蒸氣透過(guò)率,、壓差法氣體滲透儀、水蒸氣透過(guò)率測(cè)試系統(tǒng),、壓差法,、杯式法、稱重法
1,、意義
包裝材料對(duì)氣體的阻隔性能可通過(guò)氣體透過(guò)高分子材料的速度進(jìn)行表征,。氣體滲透的越快，相同時(shí)間內(nèi)透過(guò)材料的氣體量越多,，反映材料對(duì)氣體的阻隔性能較差,。
氣體在包裝材料中的滲透過(guò)程可分為吸附—擴(kuò)散—脫附三個(gè)階段，影響整個(gè)滲透過(guò)程的因素包括氣體分子的大小,、極性等相關(guān)性能以及高分子材料分子鏈結(jié)構(gòu),、分子量大小,、分子極性、結(jié)晶度,、材料改性等,。由于不同氣體及高分子材料的結(jié)構(gòu)各異，同種包裝材料對(duì)不同氣體的阻隔性能并不相同,，不同材料對(duì)同一種氣體的阻隔性能也千差萬(wàn)別,。本文針對(duì)性的測(cè)試了不同材質(zhì)的高分子包裝材料分別對(duì)氧氣、水蒸氣阻隔性能的差異,。
2,、試驗(yàn)樣品
本次試驗(yàn)以PET薄膜與BOPP薄膜材料為試驗(yàn)樣品，對(duì)上述兩種樣品分別進(jìn)行氧氣透過(guò)量與水蒸氣透過(guò)率測(cè)試,。為了避免厚度對(duì)阻隔性的影響,，本文選取厚度相同的PET薄膜與BOPP薄膜。
3,、試驗(yàn)依據(jù)
鑒于本次所測(cè)試兩種樣品的阻隔性能范圍,，本文分別采用杯式法與壓差法測(cè)試兩種薄膜的水蒸氣透過(guò)率與氧氣透過(guò)量，試驗(yàn)過(guò)程分別依據(jù)GB 1037-1988 《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗(yàn)方法 杯式法》 與GB/T 1038-2000 《塑料薄膜和薄片氣體透過(guò)性試驗(yàn)方法 壓差法》,。
4,、試驗(yàn)設(shè)備
本文采用C360M水蒸氣透過(guò)率測(cè)試系統(tǒng)、VAC-V2 壓差法氣體滲透儀分別測(cè)試PET薄膜與BOPP薄膜樣品的水蒸氣透過(guò)率與氧氣透過(guò)量,，這兩款設(shè)備均由濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn),。
4.1 試驗(yàn)原理
杯式法原理是利用裝夾的試樣將透濕杯內(nèi)部與測(cè)試腔環(huán)境隔開(kāi)，通過(guò)控制透濕杯內(nèi)部與測(cè)試腔環(huán)境的濕度條件,，使兩者處于不同的濕度環(huán)境,，從而實(shí)現(xiàn)水蒸氣從高濕側(cè)向低濕側(cè)的滲透，透濕杯的質(zhì)量隨水蒸氣的滲透過(guò)程而增加或減小,。因此,，通過(guò)測(cè)試透濕杯質(zhì)量隨滲透時(shí)間的變化情況即可得到試樣的水蒸氣透過(guò)率。
壓差法原理是通過(guò)使試驗(yàn)過(guò)程中試樣兩側(cè)保持一定的壓力差實(shí)現(xiàn)測(cè)試氣體從高壓側(cè)向低壓側(cè)的滲透,，并根據(jù)壓力傳感器測(cè)試的低壓側(cè)壓力隨時(shí)間的變化情況得到試樣的氣體透過(guò)量,。
4.2 設(shè)備參數(shù)
C360M水蒸氣透過(guò)率測(cè)試系統(tǒng)：支持增重法、減重法兩種試驗(yàn)方法,，增重法的測(cè)試范圍為0.01 ~ 1,200 g/(m2·24h),，減重法的測(cè)試范圍為0.01 ~ 10,000 g/(m2·24h)；一次試驗(yàn)可測(cè)試6個(gè)試樣,，提高了試驗(yàn)效率；艙體空間立體恒溫,，控溫范圍(15 ~ 55)℃±0.2℃,；配備高效率無(wú)水霧濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置,，控濕范圍為(10% ~ 90%) ±1%，氣體干燥裝置無(wú)需更換內(nèi)芯,，連續(xù)工作壽命可達(dá)兩萬(wàn)小時(shí),；試樣尺寸為Φ74 mm，測(cè)試面積為33 cm2,；風(fēng)速自動(dòng)調(diào)節(jié),；*流體力學(xué)和熱力學(xué)結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)的磚利測(cè)試艙和透濕杯，溫度和濕度更加均勻穩(wěn)定,，測(cè)試周期更短,，結(jié)果更精準(zhǔn)；蘭光DataShieldTM數(shù)據(jù)盾系統(tǒng),，對(duì)接用戶數(shù)據(jù)集中管理要求,，支持多種數(shù)據(jù)格式導(dǎo)出；采用可靠安全算法,，防止數(shù)據(jù)泄露,；支持通用有線和無(wú)線局域網(wǎng)，選配專用無(wú)線網(wǎng),，支持接入第三方軟件,。
VAC-V2 壓差法氣體滲透儀：測(cè)試范圍為0.05 ~ 50,000 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，真空分辨率可達(dá)到0.1 Pa,；控溫范圍為5℃ ~ 95℃,，控溫精度為±0.1℃；控濕范圍為0%RH,、2%RH ~ 98.5%RH,、100%RH，控濕精度為±1%RH,；有三個(gè)獨(dú)立的試驗(yàn)腔,，可同時(shí)測(cè)試三種相同或不同的試樣；可進(jìn)行任意溫度下的數(shù)據(jù)擬合,，輕松獲得極(分隔)端測(cè)試條件下的試驗(yàn)結(jié)果,；經(jīng)過(guò)改制，本設(shè)備還可支持有毒氣體,、易燃易爆氣體的測(cè)試,；提供標(biāo)準(zhǔn)膜進(jìn)行快速校準(zhǔn)，保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和通用性,；支持LystemTM實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng),，統(tǒng)一管理試驗(yàn)結(jié)果和檢測(cè)報(bào)告。
4.3 適用范圍
C360M水蒸氣透過(guò)率測(cè)試系統(tǒng)：適用于薄膜類,、片材類,、紙張與紙板類,、紡織品與非紡織布等包裝材料與產(chǎn)品的水蒸氣透過(guò)率的測(cè)試?？蓴U(kuò)展用于建筑材料,、無(wú)菌護(hù)創(chuàng)膜、膏藥貼劑等材料水蒸氣透過(guò)率的測(cè)試,。
VAC-V2 壓差法氣體滲透儀：專業(yè)用于多種薄膜,、片材試樣在各種溫度下的氣體透過(guò)率、滲透系數(shù),、溶解度系數(shù),、擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)試；可擴(kuò)展到航空航天用材料,、紙及紙板,、漆膜、玻纖布,、玻纖紙,、化妝品軟管片材、各種橡膠片材等材料的透氣性測(cè)試,；適用于多種氣體的透過(guò)率測(cè)試,，如氧氣、二氧化碳,、氮?dú)?、氦氣、空氣等?/span>
5,、試驗(yàn)過(guò)程
5.1 水蒸氣透過(guò)率的測(cè)試
(1) 用取樣器分別從PET薄膜與BOPP薄膜樣品上各裁取3片直徑為74 mm的試樣,。
(2) 取6個(gè)干燥的透濕杯，分別加入一定量的蒸餾水,，將所裁制的2種樣品的6片試樣分別裝夾在透濕杯中,，然后將透濕杯依次放置在設(shè)備的透濕杯架上，關(guān)閉設(shè)備艙蓋,。
(3) 設(shè)置試樣名稱,、厚度、試驗(yàn)溫度,、濕度等參數(shù)信息,，點(diǎn)擊開(kāi)始試驗(yàn)選項(xiàng)，試驗(yàn)開(kāi)始,。設(shè)備按照設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行試驗(yàn),，并在結(jié)束后顯示試驗(yàn)結(jié)果。
5.2 氧氣透過(guò)量的測(cè)試
(1) 用取樣器從PET薄膜樣品表面裁取3片直徑為97 mm的試樣。
(2) 在3個(gè)測(cè)試腔的周邊涂抹真空油脂,，并在測(cè)試區(qū)域放置濾紙,，將試樣分別裝夾在設(shè)備的測(cè)試腔中,，合上上腔,，并擰緊。
(3) 在控制軟件中設(shè)置試樣名稱,、厚度,、試驗(yàn)溫度、濕度,、抽真空時(shí)間等參數(shù)信息,，點(diǎn)擊試驗(yàn)選項(xiàng)，打開(kāi)真空泵,，設(shè)備按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn),，試驗(yàn)結(jié)束后顯示試驗(yàn)結(jié)果。
(4) 按照(1) ~ (3)的步驟測(cè)試BOPP薄膜樣品的氧氣透過(guò)量,。
6,、試驗(yàn)結(jié)果
分別取3個(gè)試樣測(cè)試結(jié)果的平均值為所測(cè)試樣品的水蒸氣透過(guò)率或氧氣透過(guò)量。本次試驗(yàn)測(cè)得PET薄膜水蒸氣透過(guò)率為18.0726 g/(m2·24h),，氧氣透過(guò)率為28.0127 cm3/(m2·24h·0.1MPa),；BOPP薄膜的水蒸氣透過(guò)率為3.3611 g/(m2·24h)，氧氣透過(guò)量為651.6029 cm3/(m2·24h·0.1MPa),。
7,、結(jié)論
從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，PET薄膜樣品的水蒸氣透過(guò)率高于BOPP薄膜樣品的水蒸氣透過(guò)率,，說(shuō)明BOPP薄膜樣品對(duì)水蒸氣的阻隔性能較高,；而對(duì)氧氣的阻隔性能則相反，PET薄膜樣品的氧氣透過(guò)量低于BOPP薄膜樣品的氧氣透過(guò)量,，說(shuō)明PET薄膜樣品對(duì)氧氣的阻隔性能更高,。兩種樣品這種阻氧性能、阻濕性能的差異與樣品的高聚物分子極性,、氣體分子極性有關(guān),。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，設(shè)備易于操作,，智能化程度高,，測(cè)試結(jié)果精準(zhǔn)可靠，真實(shí)的反映出兩種樣品對(duì)氧氣,、水蒸氣的阻隔性能,。
濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測(cè)設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)與包裝檢測(cè)服務(wù)的技術(shù)企業(yè)，現(xiàn)有設(shè)備已服務(wù)于食品,、藥品,、包材及印刷行業(yè),、日化用品、汽車,、電子,、第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)及高校等行業(yè)與領(lǐng)域，了解相關(guān)檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)服務(wù)信息,，可登陸濟(jì)南蘭光公司網(wǎng)站查看或致電咨詢,。愈了解，愈信任,！Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)溝通與合作,。
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