化工检测

塑料包装用聚合物的阻隔性能是保障食品、药品等内容物品质的关键指标，直接影响包装的保质期与安全性。准确检测氧气、水蒸气等物质的透过率，需遵循标准化步骤并把控核心要点，避免操作误差导致数据偏差，为包装材料选型与质量控制提供可靠支撑。

塑料包装聚合物阻隔性能的核心指标定义

塑料包装的阻隔性能主要包括氧气透过率（OTR）、水蒸气透过率（WVTR）与二氧化碳透过率（CO2TR）三大指标。OTR反映材料阻止氧气渗透的能力，单位为cm³/(m²·24h·0.1MPa)，数值越低说明氧气阻隔性越好，常用于油脂类食品（如薯片）的包装测试；WVTR衡量材料对水蒸气的阻隔能力，单位是g/(m²·24h)，直接影响防潮包装（如饼干、奶粉）的效果；CO2TR则针对碳酸饮料、充气食品等，确保包装内二氧化碳不泄漏。

测试前的样品状态调节与制备

样品状态直接影响测试结果，需按照GB/T 2918-2018《塑料 试样状态调节和试验的标准环境》要求，在23℃±2℃、50%RH±5%的环境中调节至少4小时（吸湿性材料如PVA需延长至24小时）。样品裁剪需符合测试仪器的尺寸要求（如圆形样品直径100mm），避免边缘破损。厚度测量是关键：用精度0.001mm的台式测厚仪，在样品中心与四个角共5个点测量，取平均值，厚度偏差需控制在±5%以内——若PE膜厚度从0.02mm波动到0.025mm，OTR会从100cm³/(m²·24h)降至80cm³/(m²·24h)，导致数据失真。

阻隔性能测试方法的选择依据

不同阻隔性能需匹配对应的测试方法：氧气阻隔性常用库仑法（ASTM D3985）与压差法（GB/T 1038-2000），库仑法适合高阻隔材料（如EVOH、PVDC膜），通过库仑计检测透过的氧气量，精度可达0.01cm³/(m²·24h)；压差法适合中低阻隔材料（如PE、PP），利用测试腔两侧的压力差计算氧气透过率。水蒸气阻隔性则用重量法（ASTM E96）与电解法（ASTM F1249），重量法适合厚样品（如塑料瓶），通过称量干燥剂的增重计算WVTR；电解法适合薄的高阻隔膜（如PET镀铝膜），利用电解池将透过的水蒸气分解为氢气与氧气，通过电流值计算WVTR，精度更高。

氧气阻隔性能（OTR）的库仑法测试步骤

库仑法测试需严格遵循以下步骤：首先仪器预热30分钟，确保内部温度稳定在23℃；其次用已知OTR的标准PET膜校准仪器——将标准膜安装后，测试其OTR值，若与标准值偏差超过2%，需调整仪器参数；接着安装样品：将聚合物膜固定在测试腔的密封槽上，用氟橡胶圈压紧，保证无泄漏；然后预平衡：通入纯度≥99.99%的氮气吹扫测试腔1-2小时，去除残留氧气；之后启动测试：切换至氧气通道，控制氧气压力为0.1MPa（与大气压力一致），库仑计实时记录透过的氧气量；最后数据计算：根据公式OTR = (I×32)/(96485×A×0.1)（其中I为电流值μA，32为氧气摩尔质量，96485为法拉第常数，A为样品面积m²），得出最终OTR值。

水蒸气阻隔性能（WVTR）的电解法测试步骤

电解法测试WVTR的核心是控制湿度差：首先样品预处理——将膜在23℃、50%RH环境中放置24小时，消除加工应力与表面水分；然后校准仪器：用铝箔膜（阻隔性极强）安装后，测试其WVTR值，若大于0.1g/(m²·24h)，说明仪器密封不良，需检查密封件；接着设置湿度：将测试腔一侧（高湿侧）的湿度调节至目标值（如85%RH），另一侧（低湿侧）保持干燥（湿度≤5%RH）；之后安装样品，确保密封；预平衡30分钟，让样品适应湿度环境；启动测试后，电解池记录透过的水蒸气量，公式为WVTR = (m×24)/(A×t)（m为透过的水量g，A为样品面积m²，t为测试时间h）。例如，若1小时内透过0.005g水，样品面积0.00785m²（直径100mm），则WVTR = (0.005×24)/(0.00785×1) ≈ 15.3g/(m²·24h)。

测试过程中的泄漏检查与处理

泄漏是导致测试结果偏差的主要原因，需在两个关键节点检查：样品安装后与预平衡前。检查方法有两种：一是氦气检漏法——向测试腔通入氦气，用检漏仪检测外部氦气浓度，若浓度超过1×10⁻⁶Pa·m³/s，说明有泄漏；二是压力衰减法——关闭测试腔的气体通道，观察内部压力变化，若1小时内压力下降超过0.001MPa，需重新安装样品。处理泄漏时，若因密封胶圈老化，需更换新胶圈；若样品有针孔（如PE膜的加工缺陷），则直接更换样品——泄漏样品的测试数据无效，必须重新测试。

环境条件的严格控制要点

环境温度与湿度对阻隔性能影响显著：温度每升高10℃，聚合物的分子扩散速度会增加1-2倍，导致OTR与WVTR上升30%-50%（如PE膜在30℃时的OTR比23℃高40%）；湿度对亲水性聚合物的影响更大——PVA膜在80%RH环境中的WVTR是50%RH时的5倍以上。因此测试过程中，需用恒温恒湿箱控制环境参数，温度偏差≤±1℃，湿度偏差≤±2%；同时避免测试过程中频繁开门，防止外部空气干扰。