改性淀粉膜氧氣透過率測(cè)試方法與儀器

摘要：改性淀粉膜是一種綠色環(huán)保的材料，作為一種新型的可降解的包裝材料，其性能的優(yōu)劣備受薄膜生產(chǎn)企業(yè)與使用企業(yè)的關(guān)注。本文以改性淀粉膜的阻隔性為例，采用VAC-V2壓差法氣體滲透儀測(cè)試了其氧氣透過量，通過對(duì)試驗(yàn)原理、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)過程等內(nèi)容的簡(jiǎn)單介紹，為監(jiān)測(cè)淀粉膜的阻氧性能提供參考。

關(guān)鍵詞：改性淀粉膜、可降解、綠色環(huán)保、阻氧性、氧氣透過量、壓差法氣體滲透儀、阻隔性、包裝材料

1. 意義

隨著“白色污染”的加重及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，用綠色環(huán)保類包裝材料代替普通的塑料包裝材料的理念日益受到重視，對(duì)綠色環(huán)保材料的研究正如火如荼的進(jìn)行，可降解材料就是其中之一。淀粉在自然界中分布極為廣泛，是研究早、也是迄今為止研究多的成膜材料。普通的淀粉膜較脆、強(qiáng)度低，在用作包裝材料時(shí)很容易發(fā)生折斷、脆裂，故而改性淀粉膜應(yīng)運(yùn)而生。改性淀粉膜是在天然淀粉所具有的固有特性的基礎(chǔ)上，通過物理、化學(xué)或酶處理等方法，改變淀粉分子的結(jié)構(gòu)、大小或淀粉顆粒性質(zhì)，從而改善淀粉的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。作為包裝材料的改性淀粉薄膜，目前已研究的應(yīng)用方向包括干貨、糕點(diǎn)、冷凍食品、糖果、熟食、新鮮果蔬等食品的包裝，在改性淀粉膜包裝推廣使用前，其阻隔性能是必須進(jìn)行檢測(cè)的一類重要的性能指標(biāo)，該指標(biāo)值的優(yōu)劣將直接影響所包裝產(chǎn)品在存儲(chǔ)過程中質(zhì)量的變化情況。

2. 檢測(cè)樣品

某科研院校研究的改性淀粉薄膜。

3. 檢測(cè)依據(jù)

本文采用壓差法原理測(cè)試改性淀粉膜樣品的氧氣透過量，檢測(cè)過程依據(jù)的方法標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗(yàn)方法壓差法》。

4. 試驗(yàn)設(shè)備

鑒于本次測(cè)試改性淀粉膜樣品脆度較大的特點(diǎn)，為了防止試驗(yàn)過程中淀粉膜發(fā)生破損而損壞設(shè)備的傳感器，本文利用濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的VAC-V2壓差法氣體滲透儀測(cè)試樣品的阻氧性，壓差法試驗(yàn)過程中需在試樣的下方放置一片支撐試樣用濾紙，而該濾紙可防止破損的改性淀粉膜碎片進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。

圖1  VAC-V2壓差法氣體滲透儀

4.1 試驗(yàn)原理

壓差法原理即試驗(yàn)過程中試樣兩側(cè)的壓力是不相等的，存在一定的壓力差。具體的實(shí)現(xiàn)過程為，將預(yù)先處理好的試樣裝夾在設(shè)備的上下腔之間，首先對(duì)低壓腔進(jìn)行抽真空，然后對(duì)整個(gè)測(cè)試腔抽真空，達(dá)到規(guī)定的真空度后，關(guān)閉測(cè)試下腔，向上腔充入一定壓力的試驗(yàn)氣體，從而在試樣的兩側(cè)形成一個(gè)恒定的壓力差，根據(jù)試驗(yàn)的需要，該壓力差可進(jìn)行調(diào)整。依據(jù)擴(kuò)散原理，氣體會(huì)從高壓側(cè)通過試樣滲透到低壓側(cè)，根據(jù)對(duì)低壓側(cè)壓強(qiáng)的監(jiān)測(cè)處理，即可得到試樣的各項(xiàng)阻隔性參數(shù)。

4.2 試驗(yàn)參數(shù)

• 設(shè)備的測(cè)試范圍為0.05 ~ 50000 cm³/m²·24h·0.1MPa，真空分辨率可達(dá)到0.1 Pa。
• 設(shè)備的控溫范圍為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，可滿足客戶不同試驗(yàn)條件下的檢測(cè)需求。
• 本設(shè)備有三個(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。
• 本設(shè)備可進(jìn)行任意溫度下的數(shù)據(jù)擬合，輕松獲得極(分隔符)端測(cè)試條件下的試驗(yàn)結(jié)果。
• 經(jīng)過改制，本設(shè)備還可支持有毒氣體、易燃易爆氣體的測(cè)試。
• 本設(shè)備提供標(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。
• 本設(shè)備支持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

(1) 本設(shè)備專業(yè)用于多種薄膜、片材試樣在各種溫度下的氣體透過率、滲透系數(shù)、溶解度系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)試。

• 薄膜類：如各種塑料薄膜、塑料復(fù)合薄膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)合膜等膜狀材料。
• 片材類：如各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材。

(2) 本設(shè)備還可擴(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。

(3) 本設(shè)備適用于多種氣體的透過率測(cè)試，如氧氣、二氧化碳、氮?dú)狻⒑狻⒖諝獾取?/span>

(4) 本設(shè)備可滿足多項(xiàng)國(guó)家和標(biāo)準(zhǔn)，如ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038-2000、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。

5. 試驗(yàn)過程

(1) 從改性淀粉膜樣品表面裁取直徑為97 mm的試樣3片。

(2) 在設(shè)備的3個(gè)試驗(yàn)腔的周圍分別涂抹一層真空油脂，并在測(cè)試區(qū)域內(nèi)分別放置1片直徑為65 mm濾紙。將裁剪的試樣粘貼在試驗(yàn)腔上，合上上腔，并擰緊。

圖2   裝樣過程

(3) 設(shè)置試樣名稱、試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)濕度等參數(shù)信息。

(4) 點(diǎn)擊試驗(yàn)選項(xiàng)，試驗(yàn)開始，打開真空泵，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行抽真空。

(5) 試驗(yàn)結(jié)束后，設(shè)備分別顯示三個(gè)測(cè)試腔的試驗(yàn)結(jié)果。

6. 試驗(yàn)結(jié)果

本次測(cè)試的改性淀粉膜樣品的氧氣透過量分別為5.6341 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、6.0148 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、5.8691 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，平均值為5.8393 cm³/(m²·24h·0.1MPa)。

7. 結(jié)論

改性淀粉膜是一種可降解的、綠色環(huán)保的材料，在改性淀粉膜包裝材料的研發(fā)與應(yīng)用過程中，阻氧性的高低是應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的性能指標(biāo)之一。本文以VAC-V2壓差法氣體滲透儀為檢測(cè)設(shè)備，測(cè)試了改性淀粉薄膜樣品的氧氣透過量，試驗(yàn)過程簡(jiǎn)單，設(shè)備易于操作，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度高、重復(fù)性好，可準(zhǔn)確的反映出所測(cè)試薄膜樣品的阻氧性。Labthink蘭光，致力于通過包裝檢測(cè)技術(shù)提升和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)儀器研發(fā)幫助客戶應(yīng)對(duì)包裝難題，助力包裝相關(guān)產(chǎn)業(yè)的品質(zhì)安全。了解關(guān)于更多相關(guān)信息，您可以登陸濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司網(wǎng)站查看具體信息或致電咨詢。Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)交流與合作。