改性淀粉膜氧气透过量的检测方法

摘要：改性淀粉膜是一种绿色环保的材料，作为一种新型的可降解的包装材料，其性能的优劣备受薄膜生产企业与使用企业的关注。本文以改性淀粉膜的阻隔性为例，采用VAC-V2压差法气体渗透仪测试了其氧气透过量，通过对试验原理、试验设备、试验过程等内容的简单介绍，为监测淀粉膜的阻氧性能提供参考。

关键词：改性淀粉膜、可降解、绿色环保、阻氧性、氧气透过量、压差法气体渗透仪、阻隔性、包装材料

1. 意义

随着“白色污染”的加重及人们环保意识的增强，用绿色环保类包装材料代替普通的塑料包装材料的理念日益受到重视，对绿色环保材料的研究正如火如荼的进行，可降解材料就是其中之一。淀粉在自然界中分布极为广泛，是研究最早、也是迄今为止研究最多的成膜材料。普通的淀粉膜较脆、强度低，在用作包装材料时很容易发生折断、脆裂，故而改性淀粉膜应运而生。改性淀粉膜是在天然淀粉所具有的固有特性的基础上，通过物理、化学或酶处理等方法，改变淀粉分子的结构、大小或淀粉颗粒性质，从而改善淀粉的性能，扩大其应用范围。作为包装材料的改性淀粉薄膜，目前已研究的应用方向包括干货、糕点、冷冻食品、糖果、熟食、新鲜果蔬等食品的包装，在改性淀粉膜包装推广使用前，其阻隔性能是必须进行检测的一类重要的性能指标，该指标值的优劣将直接影响所包装产品在存储过程中质量的变化情况。

2. 检测样品

某科研院校研究的改性淀粉薄膜。

3. 检测依据

本文采用压差法原理测试改性淀粉膜样品的氧气透过量，检测过程依据的方法标准为GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法 压差法》。

4. 试验设备

鉴于本次测试改性淀粉膜样品脆度较大的特点，为了防止试验过程中淀粉膜发生破损而损坏设备的传感器，本文利用济南兰光机电技术有限公司自主研发生产的VAC-V2压差法气体渗透仪测试样品的阻氧性，压差法试验过程中需在试样的下方放置一片支撑试样用滤纸，而该滤纸可防止破损的改性淀粉膜碎片进入设备内部。

图1  VAC-V2压差法气体渗透仪

4.1 试验原理

压差法原理即试验过程中试样两侧的压力是不相等的，存在一定的压力差。具体的实现过程为，将预先处理好的试样装夹在设备的上下腔之间，首先对低压腔进行抽真空，然后对整个测试腔抽真空，达到规定的真空度后，关闭测试下腔，向上腔充入一定压力的试验气体，从而在试样的两侧形成一个恒定的压力差，根据试验的需要，该压力差可进行调整。依据扩散原理，气体会从高压侧通过试样渗透到低压侧，根据对低压侧压强的监测处理，即可得到试样的各项阻隔性参数。

4.2 试验参数

l  设备的测试范围为0.05 ~ 50000 cm³/m²·24h·0.1MPa，真空分辨率可达到0.1 Pa。

l  设备的控温范围为5℃ ~ 95℃，控温精度为±0.1℃；控湿范围为0%RH、2%RH ~ 98.5%RH、100%RH，控湿精度为±1%RH，可满足客户不同试验条件下的检测需求。

l  本设备有三个完全独立的试验腔，可同时测试三种相同或不同的试样。

l  本设备可进行任意温度下的数据拟合，轻松获得极端测试条件下的试验结果。

l  经过改制，本设备还可支持有毒气体、易燃易爆气体的测试。

l  本设备提供标准膜进行快速校准，保证检测数据的准确性和通用性。

l  本设备支持Lystem^TM实验室数据共享系统，统一管理试验结果和检测报告。

4.3 适用范围

(1) 本设备专业用于多种薄膜、片材试样在各种温度下的气体透过率、渗透系数、溶解度系数、扩散系数的测试。

l  薄膜类：如各种塑料薄膜、塑料复合薄膜、纸塑复合膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜等膜状材料。

l  片材类：如各种工程塑料、橡胶、建材等片状材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材。

(2) 本设备还可扩展到航空航天用材料、纸及纸板、漆膜、玻纤布、玻纤纸、化妆品软管片材、各种橡胶片材等材料的透气性测试。

(3) 本设备适用于多种气体的透过率测试，如氧气、二氧化碳、氮气、氦气、空气等。

(4) 本设备可满足多项国家和国际标准，如ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038-2000、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。

5. 试验过程

(1) 从改性淀粉膜样品表面裁取直径为97 mm的试样3片。

(2) 在设备的3个试验腔的周围分别涂抹一层真空油脂，并在测试区域内分别放置1片直径为65 mm滤纸。将裁剪的试样粘贴在试验腔上，合上上腔，并拧紧。

图2 装样过程

(3) 设置试样名称、试验温度、试验湿度等参数信息。

(4) 点击试验选项，试验开始，打开真空泵，系统自动进行抽真空。

(5) 试验结束后，设备分别显示三个测试腔的试验结果。

6. 试验结果

本次测试的改性淀粉膜样品的氧气透过量分别为5.6341 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、6.0148 cm³/(m²·24h·0.1MPa)、5.8691 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，平均值为5.8393 cm³/(m²·24h·0.1MPa)。

7. 结论

改性淀粉膜是一种可降解的、绿色环保的材料，在改性淀粉膜包装材料的研发与应用过程中，阻氧性的高低是应重点关注的性能指标之一。本文以VAC-V2压差法气体渗透仪为检测设备，测试了改性淀粉薄膜样品的氧气透过量，试验过程简单，设备易于操作，试验数据的精度高、重复性好，可准确的反映出所测试薄膜样品的阻氧性。济南兰光机电技术有限公司是一家专业从事包装检测设备研发与生产的高新技术企业，始终致力于为全球客户提供专业、精密的包装检测设备与高效、贴心的包装检测服务，服务的客户群体已覆盖食品、药品、日化、汽车、第三方检测机构、科研院所等多个领域，涉及的服务内容包括包装的氧气透过量、水蒸气透过量、氮气透过量、二氧化碳透过量、热封强度、密封性能、剥离强度、热缩性能、摩擦系数、抗穿刺力、旋转扭矩、蒸发残渣、溶剂残留等等，了解相关的检测设备信息或检测服务内容，您可登陆www.labthink.com查看。愈了解，愈信任！Labthink兰光期待与行业中的企事业单位增进技术交流与合作！