薄膜包裝材料氣體阻隔性能比較

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。

GPT-303壓差法氣體滲透儀基于壓差法的測試原理，是一款專業用于薄膜試樣的氣體透過率測試儀，適用于塑料薄膜、復合膜、高阻隔材料、片材、金屬箔片在各種溫度下的氣體透過率、溶解度系數、擴散系數、滲透系數的測定。

試驗原理

GPT-303采用壓差法測試原理，將預先處理好的試樣放置在上下測試腔之間，夾緊。首先對低壓腔（下腔）進行真空處理，然后對整個系統抽真空；當達到規定的真空度后，關閉測試下腔，向高壓腔（上腔）充入一定壓力的試驗氣體，并保證在試樣兩側形成一個恒定的壓差（可調）；這樣氣體會在壓差梯度的作用下，由高壓側向低壓側滲透，通過對低壓側內壓強的監測處理，從而得出所測試樣的各項阻隔性參數。

產品特點

◎ 可同時測定試樣的氣體透過率、溶解度系數、以及擴散系數。

◎ 三個測試腔*獨立，可同時測試三種相同或不同的試樣。

◎ 寬范圍、高精度溫濕度控制，滿足各種試驗條件下的測試。

◎ 提供比例和模糊雙重試驗過程判斷模式。

◎ 測試量程可根據需要進行擴展，滿足大透過率測試的要求。

◎ 可進行任意溫度下的數據擬合，輕松獲得條件下的試驗結果。

◎ 支持有毒氣體及易燃易爆氣體的測試（需改制）。

◎ 系統采用嵌入式計算機控制，整個試驗過程自動完成。

◎ 提供標準膜進行快速校準，保證檢測數據的準確性和通用性。

◎ 配備USB通用數據接口，方便數據傳遞。

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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