改性淀粉膜氧氣透過率測試方法與儀器

摘要：改性淀粉膜是一種綠色環保的材料，作為一種新型的可降解的包裝材料，其性能的優劣備受薄膜生產企業與使用企業的關注。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試了其氧氣透過量，通過對試驗原理、試驗設備、試驗過程等內容的簡單介紹，為監測淀粉膜的阻氧性能提供參考。

關鍵詞：改性淀粉膜、可降解、綠色環保、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”的加重及人們環保意識的增強，用綠色環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，對綠色環保材料的研究正如火如荼的進行，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、強度低，在用作包裝材料時很容易發生折斷、脆裂，故而改性淀粉膜應運而生。改性淀粉膜是在天然淀粉所具有的固有特性的基礎上，通過物理、化學或酶處理等方法，改變淀粉分子的結構、大小或淀粉顆粒性質，從而改善淀粉的性能，擴大其應用范圍。作為包裝材料的改性淀粉薄膜，目前已研究的應用方向包括干貨、糕點、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行檢測的一類重要的性能指標，該指標值的優劣將直接影響所包裝產品在存儲過程中質量的變化情況。

2. 檢測樣品

某科研院校研究的改性淀粉薄膜。

3. 檢測依據

本文采用壓差法原理測試改性淀粉膜樣品的氧氣透過量，檢測過程依據的方法標準為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

鑒于本次測試改性淀粉膜樣品脆度較大的特點，為了防止試驗過程中淀粉膜發生破損而損壞設備的傳感器，本文利用濟南蘭光機電技術有限公司自主研發生產的VAC-V2壓差法氣體滲透儀測試樣品的阻氧性，壓差法試驗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入設備內部。

圖1  VAC-V2壓差法氣體滲透儀

4.1 試驗原理

壓差法原理即試驗過程中試樣兩側的壓力是不相等的，存在一定的壓力差。具體的實現過程為，將預先處理好的試樣裝夾在設備的上下腔之間，首先對低壓腔進行抽真空，然后對整個測試腔抽真空，達到規定的真空度后，關閉測試下腔，向上腔充入一定壓力的試驗氣體，從而在試樣的兩側形成一個恒定的壓力差，根據試驗的需要，該壓力差可進行調整。依據擴散原理，氣體會從高壓側通過試樣滲透到低壓側，根據對低壓側壓強的監測處理，即可得到試樣的各項阻隔性參數。

4.2 試驗參數

• 設備的測試范圍為0.05 ~ 50000 cm³/m²·24h·0.1MPa，真空分辨率可達到0.1 Pa。
• 設備的控溫范圍為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條件下的檢測需求。
• 本設備有三個*獨立的試驗腔，可同時測試三種相同或不同的試樣。
• 本設備可進行任意溫度下的數據擬合，輕松獲得極(分隔符)端測試條件下的試驗結果。
• 經過改制，本設備還可支持有毒氣體、易燃易爆氣體的測試。
• 本設備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。
• 本設備支持Lystem^TM實驗室數據共享系統，統一管理試驗結果和檢測報告。

4.3 適用范圍

(1) 本設備專業用于多種薄膜、片材試樣在各種溫度下的氣體透過率、滲透系數、溶解度系數、擴散系數的測試。

• 薄膜類：如各種塑料薄膜、塑料復合薄膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復合膜等膜狀材料。
• 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) 本設備還可擴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試。

(3) 本設備適用于多種氣體的透過率測試，如氧氣、二氧化碳、氮氣、氦氣、空氣等。

(4) 本設備可滿足多項國家和標準，如ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038-2000、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。

5. 試驗過程

(1) 從改性淀粉膜樣品表面裁取直徑為97 mm的試樣3片。

(2) 在設備的3個試驗腔的周圍分別涂抹一層真空油脂，并在測試區域內分別放置1片直徑為65 mm濾紙。將裁剪的試樣粘貼在試驗腔上，合上上腔，并擰緊。

圖2   裝樣過程

(3) 設置試樣名稱、試驗溫度、試驗濕度等參數信息。

(4) 點擊試驗選項，試驗開始，打開真空泵，系統自動進行抽真空。

(5) 試驗結束后，設備分別顯示三個測試腔的試驗結果。

6. 試驗結果

本次測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. 結論

改性淀粉膜是一種可降解的、綠色環保的材料，在改性淀粉膜包裝材料的研發與應用過程中，阻氧性的高低是應重點關注的性能指標之一。本文以VAC-V2壓差法氣體滲透儀為檢測設備，測試了改性淀粉薄膜樣品的氧氣透過量，試驗過程簡單，設備易于操作，試驗數據的精度高、重復性好，可準確的反映出所測試薄膜樣品的阻氧性。Labthink蘭光，致力于通過包裝檢測技術提升和實驗室檢測儀器研發幫助客戶應對包裝難題，助力包裝相關產業的品質安全。了解關于更多相關信息，您可以登陸濟南蘭光機電技術有限公司網站查看具體信息或致電咨詢。Labthink蘭光期待與行業中的企事業單位增進技術交流與合作。