基于西紅柿皮制作的薄膜材料的水蒸氣阻隔性能

　　摘要：基于西紅柿皮研究制成的綠色環(huán)保材料的應用將有利于減輕因使用塑料等不易降解、回收類材料對環(huán)境造成的負擔。本文針對性的測試了基于西紅柿皮研制的薄膜材料對水蒸氣的阻隔性能，并通過對試驗原理、試驗過程及W3/031水蒸氣透過率測試儀設備參數、適用范圍的介紹，為此類植物型環(huán)保材料防潮性能的研究提供參考。

　　關鍵詞：西紅柿皮，環(huán)保材料，防潮性能，阻隔性能，水蒸氣透過率，杯式法，稱重法，水蒸氣透過率測試儀

1、意義

　　塑料類高分子材料所具有的良好的柔韌性、阻隔性、易于攜帶、便于運輸等優(yōu)點在給人們帶來便利的同時，其所具有的不易回收、降解難且耗時長等缺陷也給環(huán)境造成了極大的負擔。隨著塑料制品應用普及率的逐漸提高，與塑料生產及報廢相關的環(huán)境問題凸顯，如白色垃圾、海洋塑料微粒等。為了應對此類環(huán)境問題，除了盡量減少塑料制品使用外，替代塑料的環(huán)保型材料的研發(fā)及推廣應用亦迫在眉睫。

　　近年來，可降解的環(huán)境友好型材料的研究工作開展的如火如荼，相關材料的推廣應用也初見效果，其中以植物資源制備的綠色環(huán)保材料是研究與應用的重點。例如，果實類植物“西紅柿”極為常見，在生產番茄醬時所廢棄的大量西紅柿皮極具利用價值，已有意大利的研究人員證明西紅柿皮可用于制備可降解塑料袋，本文針對性的測試了基于西紅柿皮研制的薄膜材料的水蒸氣阻隔（透過）性能。

2、試驗樣品

　　本次試驗以經過一定處理的西紅柿皮薄膜材料為試驗樣品，測試其水蒸氣透過率。

3、試驗依據

　　鑒于水蒸氣在西紅柿皮中的滲透能力較強，本次試驗采用杯式法原理測試樣品的阻隔性能，試驗依據為GB 1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗方法 杯式法》。

4、試驗設備

　　本文采用W3/031水蒸氣透過率測試儀為試驗設備，該設備由濟南蘭光機電技術有限公司自主研發(fā)生產。

4.1 試驗原理

　　杯式法原理，又被稱為稱重法原理，是指通過測試透濕杯的質量變化情況得到所測試材料的水蒸氣透過率。根據透濕杯質量的增加或減輕，本原理方法又可分為增重法與減重法兩種方法，這兩種方法均是利用裝夾的試樣將透濕杯內部環(huán)境與外部環(huán)境隔開，通過控制透濕杯內、外濕度不同，實現水蒸氣的滲透，其中增重法透濕杯中放置一定量的干燥劑形成低濕條件，透濕杯外部為高濕環(huán)境，減重法是向透濕杯中加入一定量的蒸餾水形成高濕條件，透濕杯外部控制為低濕環(huán)境。水蒸氣從高濕側通過試樣滲透到低濕側，引起透濕杯質量增加或減輕，當達到滲透平衡后，通過測試透濕杯質量隨滲透時間的變化情況，計算試樣的水蒸氣透過率。

圖1  W3/031水蒸氣透過率測試儀

4.2 設備參數

　　本設備的測試范圍為0.1 ~ 10,000 g/(m²·24h)，測試精度為0.01 g/(m²·24h)；可實現3個試樣的同時測試，即一次試驗可得到3個試樣的試驗結果；試驗溫度范圍為15 ~ 55℃，控溫精度為±0.1℃，試驗濕度為10%RH ~ 98%RH，控濕精度為±1%RH；標準吹掃風速可保證透濕杯內外濕度差的恒定；提供標準膜和標準砝碼兩種快速校準方式，保證檢測數據的準確性和通用性；專業(yè)機械結構設計的透濕杯稱重方式有效保證了數據的準確性和穩(wěn)定性；支持Lystem^TM實驗室數據共享系統(tǒng)，輕松實現實驗室測試數據的集中化和系統(tǒng)化管理；標定數據恢復功能，有效解決了由誤操作帶來的不利影響，最大限度的保證了系統(tǒng)工作的安全性，系統(tǒng)可按照用戶指定的方式對關鍵信息數據進行修復，如各傳感器的標定數據恢復操作。

4.3 適用范圍

• 薄膜材料：適用于各種塑料薄膜、植物型薄膜、紙塑復合膜、土工膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復合膜、防水透氣膜等膜狀材料的水蒸氣透過率的測試。
• 片材：適用于各種工程塑料、橡膠、建材(建筑用防水材料)、保溫材料等片狀材料的水蒸氣透過率的測試，如PP片材、PVC片材、PVDC片材、尼龍片材等。
• 紙張、紙板類：適用于紙張、紙板的水蒸氣透過率的測試。
• 紡織品、無紡布：適用于紡織品、無紡布等材料的水蒸氣透過率的測試。
• 擴展應用：本設備還可擴展應用到液晶顯示屏膜、太陽能背板、無菌護創(chuàng)膜、美容面膜、防護服材料等的水蒸氣透過率的測試。
• 本設備滿足多項國家和國際標準，如GB 1037、GB/T 16928、ASTM E96、ASTM D1653、TAPPI T464、ISO 2528、DIN 53122-1、JIS Z0208、YBB00092003。

5、試驗過程

　　(1) 從所制備的西紅柿皮薄膜樣品中分別裁取3片試樣。

　　(2) 向3個透濕杯中分別加入一定量的蒸餾水，依次放置密封墊片、試樣、密封圈，然后擰緊透濕杯蓋，確保試樣與透濕杯間密封良好。

　　(3) 將裝夾好試樣的3個透濕杯分別放置在設備內部的透濕杯架上，關閉設備的測試腔門。

　　(4) 在設備的控制軟件上設置試樣名稱、試驗溫度、濕度、試驗模式的參數信息，點擊試驗選項，設備按照設定的參數自動進行試驗。

　　(5) 試驗結束后，設備顯示3個試樣的水蒸氣透過率測試值。

6、試驗結果

　　取3個試樣測試結果的算術平均值為樣品的水蒸氣透過率，本次所測試西紅柿皮薄膜樣品的水蒸氣透過率為72.317 g/(m²·24h)。

7、結論

　　水蒸氣透過率是表征材料對水蒸氣阻隔性能的重要指標，是評價材料應用性能的重要參考。西紅柿皮薄膜材料水蒸氣透過率的正確評價，對于改善植物型環(huán)保材料的應用性能具有重要意義。從本次試驗的測試結果來看，西紅柿皮薄膜材料的水蒸氣透過率偏高，若要提高其防潮性能，需對其進行改性。本次研究所利用的W3/031水蒸氣透過率測試儀測試樣品的過程簡單，設備易于操作，試驗結果可準確地反映西紅柿皮薄膜材料的水蒸氣滲透性能。濟南蘭光機電技術有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測設備研發(fā)生產與包裝檢測服務的高新技術企業(yè)，現有設備的測試范圍涵蓋了軟塑包裝材料全項性能指標，了解相關檢測設備及檢測服務信息，可登陸濟南蘭光公司網站查看或致電咨詢。愈了解，愈信任！Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進技術溝通與合作。