基于西红柿皮制作的薄膜材料的水蒸气阻隔性能

　　摘要：基于西红柿皮研究制成的绿色环保材料的应用将有利于减轻因使用塑料等不易降解、回收类材料对环境造成的负担。本文针对性的测试了基于西红柿皮研制的薄膜材料对水蒸气的阻隔性能，并通过对试验原理、试验过程及W3/031水蒸气透过率测试仪设备参数、适用范围的介绍，为此类植物型环保材料防潮性能的研究提供参考。

　　关键词：西红柿皮，环保材料，防潮性能，阻隔性能，水蒸气透过率，杯式法，称重法，水蒸气透过率测试仪

1、意义

　　塑料类高分子材料所具有的良好的柔韧性、阻隔性、易于携带、便于运输等优点在给人们带来便利的同时，其所具有的不易回收、降解难且耗时长等缺陷也给环境造成了极大的负担。随着塑料制品应用普及率的逐渐提高，与塑料生产及报废相关的环境问题凸显，如白色垃圾、海洋塑料微粒等。为了应对此类环境问题，除了尽量减少塑料制品使用外，替代塑料的环保型材料的研发及推广应用亦迫在眉睫。

　　近年来，可降解的环境友好型材料的研究工作开展的如火如荼，相关材料的推广应用也初见效果，其中以植物资源制备的绿色环保材料是研究与应用的重点。例如，果实类植物“西红柿”极为常见，在生产番茄酱时所废弃的大量西红柿皮极具利用价值，已有意大利的研究人员证明西红柿皮可用于制备可降解塑料袋，本文针对性的测试了基于西红柿皮研制的薄膜材料的水蒸气阻隔（透过）性能。

2、试验样品

　　本次试验以经过一定处理的西红柿皮薄膜材料为试验样品，测试其水蒸气透过率。

3、试验依据

　　鉴于水蒸气在西红柿皮中的渗透能力较强，本次试验采用杯式法原理测试样品的阻隔性能，试验依据为GB 1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法 杯式法》。

4、试验设备

　　本文采用W3/031水蒸气透过率测试仪为试验设备，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。

4.1 试验原理

　　杯式法原理，又被称为称重法原理，是指通过测试透湿杯的质量变化情况得到所测试材料的水蒸气透过率。根据透湿杯质量的增加或减轻，本原理方法又可分为增重法与减重法两种方法，这两种方法均是利用装夹的试样将透湿杯内部环境与外部环境隔开，通过控制透湿杯内、外湿度不同，实现水蒸气的渗透，其中增重法透湿杯中放置一定量的干燥剂形成低湿条件，透湿杯外部为高湿环境，减重法是向透湿杯中加入一定量的蒸馏水形成高湿条件，透湿杯外部控制为低湿环境。水蒸气从高湿侧通过试样渗透到低湿侧，引起透湿杯质量增加或减轻，当达到渗透平衡后，通过测试透湿杯质量随渗透时间的变化情况，计算试样的水蒸气透过率。

图1  W3/031水蒸气透过率测试仪

4.2 设备参数

　　本设备的测试范围为0.1 ~ 10,000 g/(m²·24h)，测试精度为0.01 g/(m²·24h)；可实现3个试样的同时测试，即一次试验可得到3个试样的试验结果；试验温度范围为15 ~ 55℃，控温精度为±0.1℃，试验湿度为10%RH ~ 98%RH，控湿精度为±1%RH；标准吹扫风速可保证透湿杯内外湿度差的恒定；提供标准膜和标准砝码两种快速校准方式，保证检测数据的准确性和通用性；专业机械结构设计的透湿杯称重方式有效保证了数据的准确性和稳定性；支持Lystem^TM实验室数据共享系统，轻松实现实验室测试数据的集中化和系统化管理；标定数据恢复功能，有效解决了由误操作带来的不利影响，最大限度的保证了系统工作的安全性，系统可按照用户指定的方式对关键信息数据进行修复，如各传感器的标定数据恢复操作。

4.3 适用范围

• 薄膜材料：适用于各种塑料薄膜、植物型薄膜、纸塑复合膜、土工膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜、防水透气膜等膜状材料的水蒸气透过率的测试。
• 片材：适用于各种工程塑料、橡胶、建材(建筑用防水材料)、保温材料等片状材料的水蒸气透过率的测试，如PP片材、PVC片材、PVDC片材、尼龙片材等。
• 纸张、纸板类：适用于纸张、纸板的水蒸气透过率的测试。
• 纺织品、无纺布：适用于纺织品、无纺布等材料的水蒸气透过率的测试。
• 扩展应用：本设备还可扩展应用到液晶显示屏膜、太阳能背板、无菌护创膜、美容面膜、防护服材料等的水蒸气透过率的测试。
• 本设备满足多项国家和国际标准，如GB 1037、GB/T 16928、ASTM E96、ASTM D1653、TAPPI T464、ISO 2528、DIN 53122-1、JIS Z0208、YBB00092003。

5、试验过程

　　(1) 从所制备的西红柿皮薄膜样品中分别裁取3片试样。

　　(2) 向3个透湿杯中分别加入一定量的蒸馏水，依次放置密封垫片、试样、密封圈，然后拧紧透湿杯盖，确保试样与透湿杯间密封良好。

　　(3) 将装夹好试样的3个透湿杯分别放置在设备内部的透湿杯架上，关闭设备的测试腔门。

　　(4) 在设备的控制软件上设置试样名称、试验温度、湿度、试验模式的参数信息，点击试验选项，设备按照设定的参数自动进行试验。

　　(5) 试验结束后，设备显示3个试样的水蒸气透过率测试值。

6、试验结果

　　取3个试样测试结果的算术平均值为样品的水蒸气透过率，本次所测试西红柿皮薄膜样品的水蒸气透过率为72.317 g/(m²·24h)。

7、结论

　　水蒸气透过率是表征材料对水蒸气阻隔性能的重要指标，是评价材料应用性能的重要参考。西红柿皮薄膜材料水蒸气透过率的正确评价，对于改善植物型环保材料的应用性能具有重要意义。从本次试验的测试结果来看，西红柿皮薄膜材料的水蒸气透过率偏高，若要提高其防潮性能，需对其进行改性。本次研究所利用的W3/031水蒸气透过率测试仪测试样品的过程简单，设备易于操作，试验结果可准确地反映西红柿皮薄膜材料的水蒸气渗透性能。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生产与包装检测服务的高新技术企业，现有设备的测试范围涵盖了软塑包装材料全项性能指标，了解相关检测设备及检测服务信息，可登陆济南兰光公司网站查看或致电咨询。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沟通与合作。