恒溫恒濕機(jī)在傳感器法透濕性測試儀的檢測優(yōu)勢
摘要:測試環(huán)境的溫度和濕度是影響透濕性測試數(shù)據(jù)的兩大主要因素,因此對這兩項(xiàng)進(jìn)行有效控制,需在恒溫恒濕的環(huán)境下可使測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和重復(fù)性明顯提高。本文對兩類透濕性檢測方法進(jìn)行了對比,并以LabthinkTSY-W3電解法透濕儀為例介紹了傳感器法的檢測優(yōu)勢。
由于包裝內(nèi)的水蒸氣含量能使一些產(chǎn)品的質(zhì)量發(fā)生變化,因此在選擇包裝材料時(shí)應(yīng)該特別注意材料的透濕性能。包裝材料的透濕性能因材料的不同而存在顯著差異,因此透濕性能的檢測非常重要。影響透濕性測試結(jié)果的因素很多,其中以試驗(yàn)溫度和試樣兩側(cè)濕度差的穩(wěn)定性對試驗(yàn)結(jié)果所產(chǎn)生的影響最顯著。
1.透濕性測試中溫度控制的重要性
絕大多數(shù)結(jié)晶高聚物都是半晶聚合物,理論上認(rèn)為聚合物的結(jié)晶部分是滲透物分子在聚合物內(nèi)部擴(kuò)散過程所經(jīng)途徑中的不可穿過區(qū)域,擴(kuò)散主要發(fā)生在無定形部分。聚合物分子鏈越長,其構(gòu)象越多。當(dāng)溫度升高時(shí),由于熱運(yùn)動,分子鏈構(gòu)象變化得越快,聚合物內(nèi)聚度下降,滲透質(zhì)分子在聚合物內(nèi)的擴(kuò)散速度加快,即當(dāng)溫度升高時(shí)材料的阻隔性會降低。
水蒸氣對聚合物的滲透過程受溫度波動影響明顯(這點(diǎn)與無機(jī)氣體滲透類似),與溫度的關(guān)系均服從Arrhenius方程:
隨溫度升高,透濕系數(shù)增大,但不同聚合物膜增加的情況有差別。有文獻(xiàn)指出,無定形的材料隨溫度的升高透濕系數(shù)增加較快,而具有一定結(jié)晶度的材料增加的就會慢一些。
2.濕度差對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響
由于水蒸氣是極性分子,在水蒸氣對極性聚合物的滲透過程中,一些聚合物會首先吸收水蒸氣出現(xiàn)溶脹現(xiàn)象,使其中的自由體積增大。材料的透濕系數(shù)具有明顯的水蒸氣濃度依賴性,相應(yīng)地,材料的透濕量也受濕度變化的影響,表現(xiàn)為部分聚合物的透濕量與其兩側(cè)的相對濕度差成非線性的變化,如親水性聚合物賽璐酚的透濕量與相對濕度差的關(guān)系就不成線性。這種滲透量與分壓差(對于透濕性測試來講即是相對濕度差)不成線性關(guān)系的現(xiàn)象就是水蒸氣與常見無機(jī)氣體在聚合物滲透過程中最顯著的區(qū)別。
3.稱重法和傳感器法差異
目前所采用的透濕性檢測主要是兩類:稱重法和傳感器法,它們的檢測原理不同,設(shè)備結(jié)構(gòu)具有明顯差異。
簡單說,稱重法就是將試樣密封在透濕杯中,然后將透濕杯放置在恒溫恒濕的環(huán)境中,利用恒溫恒濕的環(huán)境和透濕杯內(nèi)放置的干燥劑或是飽和鹽溶液來控制試樣兩側(cè)的相對濕度,通過測量試驗(yàn)過程中透濕杯重量的增減來計(jì)算試樣的透濕量。這種測試方法的試驗(yàn)溫度是由恒溫恒濕環(huán)境提供的,濕度則取透濕杯內(nèi)濕度與環(huán)境濕度的差值。由于在試驗(yàn)前及試驗(yàn)過程中需要在恒溫恒濕環(huán)境中對透濕杯進(jìn)行放置、移位等操作,因此所需的恒溫恒濕環(huán)境往往體積較大。