薄膜包裝材料氧氣阻隔性能檢測

PE、BOPP、PET是三種常普遍應用的包裝材料，其阻隔性能有所不同。本文利用壓差法原理分別測試了上述三種材質相同厚度下的薄膜樣品的氧氣透過量透過量，比較了三種樣品對氧氣的阻隔性能，并介紹了試驗原理、測試設備參數及適用范圍、試驗過程等內容，為不同材料的氣體阻隔性能的研究提供參考。

關鍵詞：PE、BOPP、PET、氧氣透過量、壓差法、壓差法氣體滲透儀、阻隔性能

1、意義

對氣體的阻隔性能是薄膜材料的重要研究領域，根據具體應用的不同，材料的氣體阻隔性能可分為對氧氣、氮氣、二氧化碳、氦氣、水蒸氣、六氟化硫等氣體的阻隔或保存能力，由于氣體的分子直徑、臨界溫度以及氣體分子與材料中的高分子相互作用不同，使得同種氣體分子在不同材料中或不同氣體在同種材料中的滲透能力存在差異。因此，不同氣體在不同材料中的氣體透過量并不相同，即需要根據實際應用對氣體阻隔性能的需求選擇合適的薄膜材料。對包裝材料而言，防止產品氧化是包裝材料的首要任務，其中充氮包裝是實現這一功能的重要措施，所以，對氧氣的阻隔性能是包裝材料阻隔性的重要組成。

2、試驗樣品

本次試驗以三種普遍應用的薄膜材料——聚乙烯(PE)、雙向拉伸聚丙烯(BOPP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)為試驗樣品，分別測試這三種材料的氧氣透過量。

3、試驗依據

通常采用壓差法原理測試不同氣體的透過量，試驗過程依據GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗方法 壓差法》。

4、試驗設備

因測試三種樣品的氣體透過量，為提高試驗效率，選用三腔單獨的設備壓差法氣體滲透儀進行試驗，該設備由濟南賽成電子科技有限公司自主研發生產。

4.1 試驗原理

壓差法原理是以當體積、溫度不變時，氣體壓力與氣體量成正比為測試依據。利用裝夾的試樣將設備的測試腔分成上、下兩部分，上腔中充入一定壓力的試驗氣體，下腔的體積固定且已知，并通過抽真空形成低壓環境。試驗時，上腔氣體通過試樣滲透到下腔中，引起下腔中氣壓增加，下腔中的壓力傳感器可實時監測下腔壓力隨滲透時間的增加情況，并據此計算單位時間內滲透過單位面積試樣的氣體量。

4.2 試驗參數

測試范圍：0.1 ~ 10,000 cm3/m2·24h·0.1MPa（常規）

試樣件數：1件

真空分辨率：0.05 Pa

測試腔真空度：

控溫范圍：室溫 ~ 50°C

控溫精度：±0.5°C

試樣尺寸：Φ95 mm

透過面積：33.18 cm2

試驗氣體：O2、N2、CO2等氣體 (氣源用戶自備）

試驗壓力：0.4 MPa ~ 0.6 MPa

接口尺寸：Ф6 mm聚氨酯管

外形尺寸：400 mm (L) × 475 mm (W) × 450 mm (H)

電源：AC 220V 50Hz

凈重：75 kg

5、試驗過程

(1) 用取樣器分別從三種樣品表面裁取3片直徑為97 mm的試樣。在設備的3個測試腔周邊均勻涂抹一層真空油脂，然后依次放置濾紙、試樣，輕輕按壓試樣與測試腔的接觸部位，排除氣泡，夾緊上腔蓋。

(2) 設備連接氧氣氣源。在控制軟件中設置試樣名稱、試樣厚度、試驗溫度、濕度、試驗模式等參數信息，點擊試驗選項，打開真空泵，試驗開始。設備按照設定的參數進行試驗，并在試驗結束后顯示試驗結果。

(3) 三種試樣的氧氣透過量測試完成后，設備連接氮氣氣源，然后設置參數，依次開始氮氣透過量的試驗。

6、試驗結果

PE、BOPP、PET三種樣品的氧氣透過量分別為1603.578 cm3/(m2·24h·0.1MPa)、625.068 cm3/(m2·24h·0.1MPa)、16.953 cm3/(m2·24h·0.1MPa)。

7、結論

本文通過一次試驗、一臺設備分別測試了3種樣品、2種氣體透過量的測試，試驗效率及設備的性價比高，測試結果的準確性好。從試驗結果來看，三種樣品的氧氣透過量、由高到低的順序均為PE、BOPP、PET，說明PET樣品對氣體的阻隔性蕞高，其次為BOPP、PE。

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