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,，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,。

圖1  C360M水蒸氣透過(guò)率測(cè)試系統(tǒng)

圖2  VAC-V2壓差法氣體滲透儀

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)的專莉測(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,；*DataShield^TM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Lystem^TM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、醫(yī)用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)擊開始試驗(yàn)選項(xiàng),，試驗(yàn)開始。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,。

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