改性淀粉膜氧氣透過(guò)率測試方法與儀器

摘要：改性淀粉膜是一種綠色環(huán)保的材料，作為一種新型的可降解的包裝材料，其性能的優(yōu)劣備受薄膜生產(chǎn)企業(yè)與使用企業(yè)的關(guān)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(guò)量，通過(guò)對試驗原理、試驗設備、試驗過(guò)程等內容的簡(jiǎn)單介紹，為監測淀粉膜的阻氧性能提供參考。

關(guān)鍵詞：改性淀粉膜、可降解、綠色環(huán)保、阻氧性、氧氣透過(guò)量、壓差法氣體滲透儀、阻隔性、包裝材料

1. 意義

隨著(zhù)“白色污染”的加重及人們環(huán)保意識的增強，用綠色環(huán)保類(lèi)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(huán)保材料的研究正如火如荼的進(jìn)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(shí)很容易發(fā)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(guò)物理、化學(xué)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(zhì)，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(diǎn)、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(jìn)行檢測的一類(lèi)重要的性能指標，該指標值的優(yōu)劣將直接影響所包裝產(chǎn)品在存儲過(guò)程中質(zhì)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(guò)量，檢測過(guò)程依據的方法標準為GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過(guò)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(diǎn)，為了防止試驗過(guò)程中淀粉膜發(fā)生破損而損壞設備的傳感器，本文利用濟南蘭光機電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)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(guò)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(jìn)入設備內部。

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(guò)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(shí)現過(guò)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(jìn)行抽真空，然后對整個(gè)測試腔抽真空，達到規定的真空度后，關(guān)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(gè)恒定的壓力差，根據試驗的需要，該壓力差可進(jìn)行調整。依據擴散原理，氣體會(huì )從高壓側通過(guò)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(mǎn)足客戶(hù)不同試驗條件下的檢測需求。
• 本設備有三個(gè)*獨立的試驗腔，可同時(shí)測試三種相同或不同的試樣。
• 本設備可進(jìn)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(jīng)過(guò)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(jìn)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(shí)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(zhuān)業(yè)用于多種薄膜、片材試樣在各種溫度下的氣體透過(guò)率、滲透系數、溶解度系數、擴散系數的測試。

• 薄膜類(lèi)：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(lèi)：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(guò)率測試，如氧氣、二氧化碳、氮氣、氦氣、空氣等。

(4) 本設備可滿(mǎn)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(guò)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(gè)試驗腔的周?chē)謩e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(guò)程

(3) 設置試樣名稱(chēng)、試驗溫度、試驗濕度等參數信息。

(4) 點(diǎn)擊試驗選項，試驗開(kāi)始，打開(kāi)真空泵，系統自動(dòng)進(jìn)行抽真空。

(5) 試驗結束后，設備分別顯示三個(gè)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(guò)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(huán)保的材料，在改性淀粉膜包裝材料的研發(fā)與應用過(guò)程中，阻氧性的高低是應重點(diǎn)關(guān)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(guò)量，試驗過(guò)程簡(jiǎn)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。恒品致力于通過(guò)包裝檢測技術(shù)提升和實(shí)驗室檢測儀器研發(fā)幫助客戶(hù)應對包裝難題，助力包裝相關(guān)產(chǎn)業(yè)的品質(zhì)安全。