利用调幅红外传感器对水蒸气透过塑料薄膜和薄板渗透率的标准测试方法.doc

利用调幅红外传感器对水蒸气透过塑料薄膜和薄板率1. 范围 该测试方法涵盖了水蒸气通过柔韧的屏障性材料的透过率测定步骤。该方法适用于3毫米（0.1英寸）以下的片材和薄膜，包含单层或多层合成的天然聚合物或金属箔，涂层材料。它提供了（1）水蒸气速率（WVTR）的决定因素，（2）薄膜的水蒸气透过率，（3）均质材料中，水蒸气的系数。 2. 试验方法综述 然后使用这些信息来计算的速率。3. 仪器 本方法采用水蒸气传输设备（图1）包括以下内容： 图1 测量系统 3.1 扩散单元——由两种金属组成的装置，放入试样关闭后，将准确地定义一个圆形区域。一般可接受的扩散单元面积为50 cm2。由每个半单元封闭的体积，当夹紧时，不是很关键；它应该足够小允许进行快速的气体交换，但不能太小，否则一个不受支持的薄膜发生凹陷或弯曲将接触单元的顶部或底部。已发现约6毫米（0.250英寸）的深度适合50平方厘米的单元。 3.1.1 O形圈扩散单元——一个适当大小的槽被加工成扩散单元潮湿室一侧保留了氯丁橡胶的O形圈。测试区被认为是当扩散单元被夹紧关闭时试样与压缩O形圈内径接触形成的区域。 3.1.2 扩散单元表面密封——平坦的边缘围绕着扩散单元干燥侧。这是一个关键的表面密封，当试样被按下时，它应是光滑，无径向划痕的。 3.1.3 扩散单元空气通道——扩散单元干燥的一半有两个孔。只有在早期型号的WVTR仪器中这是必要的，有独立的调节机架和测试箱。这些应当包括O形圈，为了进气和排气没有显著损耗或泄漏应将扩散单元密封到试验箱的气动装置。 3.2 试验箱——被扩散单元插入的一个腔体。再次，这是必要的，只有在早期型号的WVTR仪器上有一个独立的调节机架和测试箱。试验箱应当包括精确登记夹持扩散单元的装置，开口向干燥空气源的气动系统和红外探测器。该室还应当提供一个温度计用于温度测量。 3.3 扩散单元温度控制——将扩散单元的温度恒定在61°F是理想的。把一个简单的电阻加热器连接到操作台，确保良好的热接触，以这样的方式用于此目的是足够的。热敏电阻传感器和适当的控制电路，将有助于调节温度，除非在接近环境温度下测量。在这情况下，提供冷却线圈可能是必要的，用以消除一些热量。 3.4 流量计——调节干空气流量在5至100毫升/分钟的操作范围内的手段是必要的。 3.5 流量开关阀，用于水蒸汽传输设备的干气流交换。 3.6 红外传感器，水蒸气探测器能够传感1微克/升的水或其它条件，百万分之1的体积，或在37.8°C下0.002％的相对湿度。 3.7 记录装置，一个多波段带状图记录仪或其他适当的利用信号放大开发的电压测量仪器。 3.8 除湿干燥系统，应能将气体源的水蒸气浓度降低到体积分数不超过百万分之0.5或37.8°C 下相对湿度不高于0.001％。在早期型号WVTR设备，一个单独的干燥系统和调节机架的是测试室所必备的。 3.9 流量计量阀——一个优良的计量阀能够控制测试单元的干燥气流流速，当仪器处在“测量”的运作模式。 4. 试剂和材料只有在早期型号的WVTR设备上，采用蒸馏水或饱和盐溶液生成所需的相对湿度是必要的。 4.35.1 制备仪器（图1），如果之前的测试暴露出仪器的水分含量高，须将系统残留的水分释放出去。 5.2 测试的样品数量——试验足够的样品来表征包装渗透速率，但每个样品不要少于三个。 5.3 试样的制备： 5.3.1把试样剪成约10厘米长10厘米宽（4英寸，4英寸）。 5.3.2 按照试验方法D374所述的准则在试验区中心内测量4个等距离点的样品厚度。 5.3.3 在单元密封面与O形圈上稍微涂些油脂。 5.3.4 对于较早型号的WVTR系统，需要使用蒸馏水或饱和盐溶液，插入一至三个吸水垫到下半单元，用蒸馏水或所需的盐溶液浸湿。而对于新型的WVTR仪器，按照制造商的说明制造所需的相对湿度。图3 薄膜扩散单元 5.3.6 如果使用一个单独的调节机架，把组装单元固定在调节机架上。可实现让薄膜在扩散单元内直到稳定状态。如果对被测试的材料不熟悉，操作者应考虑调节时间的影响，确保材料有足够的时间在试验条件下达到平衡。 5.4 按照制造商的说明测量薄膜样品的WVTR。 5.5 用安装在试验室里性能良好的温度计或热电偶记录每次测试的温度作为参考。温度是影响WVTR测量的一个关键参数。在测试过程中，定期观察温度，精确到0.5°C。报告平均气温，观察测试过程中的温度范围。 5.6 待机和关闭程序： 5.6.1 按照制造商的说明将仪器不使用时处于待机状态下。5.6.2当系统没有用于延续期，也没有薄膜需要调节，电力可能被关闭。 6. 计算 6.1 WVTR，如果使用记录仪，计算水蒸气传输速率，使用公式： WVTR ＝C（ES －EO） 这里： C＝校准因子的表达率如一个函数电压