气体透过率、溶解度系数、扩散系数、渗透系数的测定

透气性能测试仪VAC-V1购买透气性能测试仪，请认准“Labthink兰光”谨防假冒VAC-V1压差法气体渗透仪基于压差法的测试原理，是一款专业用于薄膜试样的气体透过率测试仪，适用于塑料薄膜、复合膜、高阻隔材料、片材、金属箔片、橡胶、轮胎气密性、渗透膜等在各种温度下的气体透过率、溶解度系数、扩散系数、渗透系数的测定。

专业技术●可同时测定试样的气体透过率、溶解度系数、以及扩散系数●提供比例和模糊双重试验过程判断模式●测试量程可根据需要进行扩展，满足大透过率测试的要求●支持高精度温度控制，满足不同试验条件下的测试●可进行任意温度下的数据拟合，轻松获得极端条件下的试验结果●支持有毒气体及易燃易爆气体的测试（需改制）●系统采用计算机控制，整个试验过程自动完成●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●配备温湿度检定口和RS232通用数据接口，方便温湿度校准和数据传递●支持Lystem™实验室数据共享系统，统一管理试验结果和检测报告测试原理VAC-V1采用压差法测试原理，将预先处理好的试样放置在上下测试腔之间，夹紧。

首先对低压腔（下腔）进行真空处理，然后对整个系统抽真空；当达到规定的真空度后，关闭测试下腔，向高压腔（上腔）充入一定压力的试验气体，并保证在试样两侧形成一个恒定的压差（可调）；这样气体会在压差梯度的作用下，由高压侧向低压侧渗透，通过对低压侧内压强的监测处理，从而得出所测试样的各项阻隔性参数。

该仪器满足多种国家和国际标准：ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T1038-2000、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB 00082003测试应用基础应用薄膜适用于各种塑料薄膜、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的气体渗透性能测试片材适用于各种工程塑料、橡胶、建材等片状材料的气体渗透性能测试，如PP片材、PVC片材、PVDC片材等扩展应用多种不同气体适合于多种气体的透过率测试，如氧气、二氧化碳、氮气、空气、氦气等易燃易爆气体适用于各种薄膜对易燃易爆气体的阻隔性能测试生物降解膜适用于生物降解膜的透气性能测试，如淀粉生物降解袋等航空航天用材料适用于航空航天用材料的气体透过率测试，如飞艇气囊的氦气透过性测试纸及纸板适用于纸及纸塑等复合材料的透气性测试，如烟包铝箔纸、利乐包装片材、方便面纸碗、一次性纸杯等漆膜适用于基材上涂覆油漆薄膜的透气性测试玻纤布、玻纤纸等材料适用于玻纤布、玻纤纸等材料的透气性测试，如特氟龙漆布、特氟龙高温布、氟硅胶布等化妆品软管片材适用于各种化妆品软管、铝塑管、牙膏管片材的气体透过性测试各种橡胶片材适用于各种橡胶片材的透气性测试，如汽车轮胎透气性测试技术指标指标薄膜测试测试范围0.1～100,000 cm3/m2·24h·0.1MPa（常规）上限不小于600,000 cm3/m2·24h·0.1MPa(扩展体积)试样件数1件真空分辨率0.1 Pa测试腔真空度＜20 Pa控温范围室温～50℃控温精度±0.1℃试样尺寸Φ97 mm透过面积38.48 cm2（70 mm直径）试验气体O2、N2、CO2等气体（气源用户自备）试验压力－0.1 MPa～+0.1 MPa（常规）气源压力0.4 MPa～0.6 MPa接口尺寸Ф6 mm聚氨酯管外形尺寸680 mm (L) × 565 mm (W) × 550 mm (H)电源AC 220V 50Hz净重130 kg产品配置标准配置气体渗透仪、计算机、专业软件、取样器、真空脂、快速定量滤纸、真空泵（进口）选购件取样刀片、真空脂、真空泵油、快速定量滤纸备注本机气源进口为Φ6 mm聚氨酯管；气源用户自备注：Labthink始终致力于产品性能和功能的创新及改进，基于该原因，产品技术规格亦会相应改变。

气体透过率测定法本法用于测定药用薄膜或薄片的气体透过量。

本法包括压差法和电量分析法。

电量分析法仅适用于检测氧气透过量。

气体透过最系指在恒定温度和单位压力差下，在稳定透过时,单位面积和单位时间内远过供试品的气体体积。

通常以标准温度和1个标准大气压下的体积值表示,单位为: cm3 / (mR-24h-0.1MPa)。

气体透过系数系指在恒定温度和单位压力差下，在稳定透过时,单位面积和单位时间内透过单位厚度供试品的气体体积。

通常以标准温度和1个标准大气压下的体积值表示，单位为:cm'-cm/mR-24h -0.1MPa).测试环境,温度:23℃士2℃，相对湿度:50%士5%。

GPT-203压差法气体透过率测试仪第一法压差法药用薄膜或薄片将低压室和高压室分开,高压室充约0.1MPa的试验气体，低压室的体积已知。

供试品密封后用真空泵将低压室内的空气抽到接近零值。

用测压计测量低压室的压力增量AP，可确定试验气体由高压室透过供试品到低压室的以时间为函数的气体量,但应排解气体透过速度随时间面变化的初始阶段。

仪器装置压差法气体透过量测定仪,主要包括以下几部分。

透气室由上、下两部分组成,当装人供试品时,上部为高压室，用于存放试验气体,装有气体进样管。

下部为低压室,用于贮存远过的气体并测定透气过程中的前后压差。

测压装置高、低压室应分别有一个测压装置,高压室的测压装置灵敏度应不低于100Pa，低压室测压装置的灵敏度应不低于5Pa。

试验气体纯度应大于99.5%。

测定法除另有规定外，选取厚度匀称，无褶皱、折痕、针孔及其他缺陷的相宜尺寸的供试品3片，在供试品朝向试验气体的一面傲好标记,在23℃士2℃环境下,置于干燥器中，放置48小时以上,用相宜的量具分别测量供试品厚度，精确到0.001mm，每片至少测量5个点,取算术平均值。

置仪器上,进行试验。

为剔除开头试验时的非线性阶段，应进行10分钟的预透气试验，连续试验直到在相同的时间间隔内压差的变化保持恒定,达到稳定透过。

气体透过率测试一、概述气体透过率测试是一种用于评估材料对气体穿透性能的方法。

通过测试，可以了解材料对不同气体的透过能力和阻隔效果，从而判断材料的适用性和质量。

二、测试原理气体透过率测试基于气体扩散和渗透原理，主要包括扩散测试和渗透性测试两种方法。

2.1 扩散测试扩散测试是通过测量气体分子在材料中的扩散速率来评估材料的透气性能。

通常采用罩壳法或杯封法进行扩散测试。

2.1.1 罩壳法罩壳法是将被测材料放置在一个密闭的罩壳中，罩壳内外维持不同气体浓度，在一定时间内测量罩壳内外气体的浓度变化，从而计算出气体的扩散速率。

2.1.2 杯封法杯封法是将被测材料固定在杯状容器上，并在容器内部充入被测气体，测量一定时间内容器内气体的浓度变化，从而计算出气体的扩散速率。

2.2 渗透性测试渗透性测试是通过测量气体在材料上的渗透速率来评估材料的阻隔效果。

常用的方法有压差法和流量法。

2.2.1 压差法压差法是将被测材料固定在一个分割两侧的试验室中，通过在两侧施加不同的气体压力，测量气体通过材料的压差，从而计算出气体的渗透速率。

2.2.2 流量法流量法是将被测材料封装在一种固定的装置中，通过在一侧输入气体，并在另一侧测量气体的流量，从而计算出气体的渗透速率。

三、测试应用气体透过率测试广泛应用于各个领域，特别是以下几个方面：3.1 包装材料在食品、药品、化妆品等领域，包装材料的透气性能对产品的保鲜、稳定性和品质至关重要。

气体透过率测试可以评估不同包装材料的透气性能，确保产品质量和安全。

3.2 建筑材料建筑材料的透气性能直接关系到室内空气质量和人们的舒适度。

通过气体透过率测试，可以评估墙体、屋顶、地板等材料的透气性能，为建筑设计和材料选择提供依据。

3.3 环境保护气体透过率测试在环境保护领域也有广泛的应用。

通过测试建筑、土壤、水体等材料的气体透过性能，可以评估其对污染物的渗透和扩散能力，为环境监测和治理提供支持。

3.4 能源领域气体透过率测试在能源领域也有重要的应用。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811067919.7(22)申请日 2018.09.13(71)申请人 清华大学地址 100084 北京市海淀区清华大学(72)发明人 张吉松　周才金　蓝敏乐　(74)专利代理机构 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246代理人 张文宝(51)Int.Cl.G01N 13/00(2006.01)(54)发明名称一种快速测定气体在液体中溶解度和扩散系数的系统及方法(57)摘要本发明属于化学、化工和环境技术领域，公开了一种快速测定气体在液体中溶解度和扩散系数的系统和方法。

该系统包括液体输送泵、气体质量流量计、套管膜接触室、水浴和背压。

该方法包括以下步骤，将液体通过输送泵通入套管膜反应器液体流路中，从气源来的气体通过气体质量流量计通入套管膜接触室的气体流路中，在套管膜接触室中气体通过膜溶解到液体中，套管膜接触室浸没在水浴中控制温度，气体流路的压力通过气源的减压阀控制，液体流路的压力通过背压阀控制，系统稳定后读取气体质量流量计的示数，计算得到气体在液体中的溶解度。

改变液体流速，得到不同液体流速下的气体流量计示数，通过模型拟合，计算得到气体在液体中的扩散系数。

本方法具有装置简单、操作方便、测定迅速等优点。

权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 109100269 A 2018.12.28C N 109100269A1.一种快速测定气体在液体中溶解度和扩散系数的系统，其特征在于：该系统包括液体输送泵(1)、套管膜接触室(2)、气体质量流量计(3)、水浴(4)和背压阀(5)；其中，所述液体输送泵和套管膜接触室及背压阀串联连接，所述气体质量流量计连接至套管膜接触室，所述套管膜接触室浸没在水浴中。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的液体输送泵为注射泵、高压平流泵或其他能提供稳定流速的泵。

氣體擴散係數之測定(Determination of Gaseous Diffusion coefficient )一、實驗目的：1.認識 Fick’s first law 。

2.求出液體表面蒸發之氣體擴散係數。

二、實驗原理：(一)氣體擴散係數揮發性液體之氣體擴散係數可藉由Winklemann’s method 來檢測，在有限內徑的垂直毛細管中保持固定的溫度和經過毛細管頂部的空氣流量，可確定液體表面的分子擴散到氣體中的蒸氣分壓。

已知質傳速率：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=Bm T AA C C LCD 'N (1)D = 擴散速率 (m 2/s)C A = A 物質於界面間的飽和濃度 (kmol/m 3)L =質傳有效距離(mm)C Bm =蒸氣的對數平均莫耳濃度 (kmol/m 3) C T = 總莫耳濃度＝C A +C Bm (kmol/m 3)液體的蒸發速率：(2)ρL = 液體密度因此 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛Bm T AL C C L CD dt dL M ρ (3)at t=0 , L=L 0 做積分t C C C ρMD 2L L Bm TA L 202⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=- (4) ()()t C C C ρMD 2L 2L L L L Bm T A L 000⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=+--(5) ()()0A T Bm L 0A T Bm L 0L C MDC C ρL L C C C MD 2ρL L t ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=-(6)M = 分子量 、 t = 時間 其中⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=aabs T T T Vol kmol C 1 ， 其中 Vol ＝22.4 m 3(7)T 1B C C =(8)T a v a 2B C P P P C ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=(9) )C C ln()C (C C B2B1B2B1Bm -= (10)T a v A C P P C ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=(11)⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=dt dL M ρ'N L A(二)線型最小平方法最小平方法或稱最小平方差法 (least-squares method) 的最基礎型──線型的 (linear)。

压差法气体渗透仪的测试原理与应用介绍压差法气体渗透仪的测试原理与应用介绍压差法气体渗透仪，又可称为压差法透气仪、透气性测试仪、气体透过率测试仪等。

Labthink兰光研发生产的压差法气体渗透仪，基于压差法的测试原理，是一款专业用于薄膜试样的气体透过率测试仪，适用于塑料薄膜、复合膜、高阻隔材料、片材、金属箔片、橡胶、轮胎气密性、渗透膜等在各种温度下的气体透过率、溶解度系数、扩散系数、渗透系数的测定。

压差法气体渗透仪测试原理：压差法气体渗透仪测试原理：采用压差法测试原理，将预先处理好的试样放置在上下测试腔之间，夹紧。

首先对低压腔（下腔）进行真空处理，然后对整个系统抽真空；当达到规定的真空度后，关闭测试下腔，向高压腔（上腔）充入一定压力的试验气体，并保证在试样两侧形成一个恒定的压差（可调）；这样气体会在压差梯度的作用下，由高压侧向低压侧渗透，通过对低压侧内压强的监测处理，从而得出所测试样的各项阻隔性参数。

设备应用：Labthink兰光，专业致力于为包装、食品、医药、日化、印刷、胶粘剂、汽车、石化、生物、建筑及新能源等领域客户提供行业咨询、产品销售、售后服务、风险控制解决方案。

Labthink兰光目前生产销售的设备百余款，检测仪器涉及包装材料的阻隔性能检测、厚度检测、物理机械性能检测、包装容器的密封性能检测等方面，致力于为客户提供全面、专业、精湛的包装安全解决方案，帮助客户从风险控制入手，提高企业质量安全意识，减少企业成本流失。

Labthink兰光检测设备有：纸张撕裂度测定仪、包装密封仪、拉力试验机、薄膜厚度测量仪、透湿性测试仪、持粘性测试仪、初粘性测试仪、热收缩仪、揉搓试验仪、摆锤冲击试验机、塑料薄膜拉力机、测厚仪、氧气透过率测试仪、摩擦系数仪、热封试验仪、密封试验仪、顶空气体分析仪、纸箱抗压试验机、剥离强度试验机、落镖冲击试验仪、摆锤冲击试验仪、气相色谱仪、蒸发残渣恒重仪、透氧仪、落球冲击试验机、光泽度仪、高温蒸煮锅、透光率雾度测定仪、薄膜热收缩仪、摩擦试验机、瓶盖扭力测试仪、薄膜热封仪、薄膜热收缩率测试仪、雾化试验仪、透气度测试仪、包装密封测试仪、包装残氧仪等。

气体渗透系数介绍气体渗透系数是指气体在单位时间内通过单位面积的薄膜或介质的能力。

该系数是描述气体渗透性能的重要指标，对于许多工业和科学领域具有重要应用价值。

本文将详细探讨气体渗透系数的定义、影响因素、测量方法以及应用领域。

定义气体渗透系数是指在单位时间内，气体通过单位面积的薄膜或介质的量。

它是描述气体渗透性能的重要指标，通常用单位时间内通过单位面积的气体流量来表示。

气体渗透系数的单位通常是cm3/(cm2·s·cmHg)，也可以用其他单位来表示。

影响因素气体渗透系数受多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 温度温度是影响气体渗透系数的重要因素之一。

一般来说，温度越高，气体渗透系数越大。

这是因为温度升高会增加气体分子的动能，使其更容易穿过薄膜或介质。

2. 压力差压力差也是影响气体渗透系数的重要因素。

压力差越大，气体渗透系数越大。

这是因为压力差增大会增加气体分子在薄膜或介质上的撞击频率，从而增加渗透速率。

3. 薄膜或介质的性质薄膜或介质的性质对气体渗透系数也有影响。

例如，薄膜或介质的孔径大小、材料的选择以及表面的特性等都会影响气体的渗透性能。

一般来说，孔径越小、材料越致密，气体渗透系数越小。

4. 气体的性质不同气体的渗透性能也有所差异。

一般来说，分子量较小的气体渗透系数较大，而分子量较大的气体渗透系数较小。

此外，气体的溶解度、扩散系数等也会影响气体的渗透性能。

测量方法测量气体渗透系数通常需要借助一些实验装置和方法。

以下是常用的几种测量方法：1. 气体渗透流量法气体渗透流量法是一种常用的测量方法。

该方法通过测量单位时间内通过薄膜或介质的气体流量来计算气体渗透系数。

实验中通常会在两侧设置不同的压力差，通过测量压力差和气体流量来计算渗透系数。

2. 气体渗透压法气体渗透压法是一种基于压差测量的方法。

实验中通过控制一侧气体的压力，测量另一侧气体的渗透压来计算气体渗透系数。

这种方法适用于一些特殊的材料和条件。

聚合物的渗透率、溶度和扩散率测试技术回顾及应用Robert DemorestMOCON, INC.7500 Boone Avenue North Minneapolis, MN55428 USA摘要：聚合物和涂层的渗透率（P）、扩散率（D）和溶度（S）系数是重要参数，影响它们在阻隔应用中的性能。

本文描述了每个系数与“真实世界”如何相关的。

它们之间如何关联以及过去它们是怎么测定的。

本文讨论了不同渗透物和材料的实验数据例子。

例如：* MEK 对OPP的渗透MEK又称2-丁酮,是一种典型的有机物，曾经是普通的印刷溶剂。

当对定向聚丙烯（OPP）进行印刷时，MEK之类的溶剂能够通过聚合物传递、吸收、渗透、溶解或者进入到聚合物中。

这些溶剂能够使包装内食品产生异味。

*丁二酮(Diacetyl)对OPP的渗透微波爆米花中黄油的味道是典型的丁二酮的味道。

在零售和贮藏过程中，丁二酮如果离开爆米花包的OPP的透明外包装纸，研究P、D、S、吸收率（A）和传递速率（transmission rate）（TR）就非常重要。

在过去的六十年中，费克扩散定律和Pastemak方程一直是聚合物化学家们的严肃话题。

然而，阻隔层材料生产商和用户对这些概念并没有充分的了解。

现在，水蒸汽和氧气的渗透率已经成为ASTM1和TAPPI2标准，能够由具初步经验的技术员在日趋易于使用的测试设备上进行操作。

聚合物和涂层的渗透率（P）、扩散率（D）和溶度（S）系数是重要参数，影响它们在阻隔应用中的性能。

渗透率和传递速率有关。

数年来，两种类型对这几个参数的测量方法都已经有所探讨、测量和报导。

当我们在掌握如何测定渗透率时, 回顾一下聚合物性质：P－渗透系数通过聚合物的渗透物的透过D－扩散系数聚合物内部的渗透剂的移动S－溶解度系数聚合物内渗透物的溶解亨利3定义:P=D.S即是聚合物的渗透系数等于扩散系数与溶解度系数的乘积。

意思是材料的渗透率受到D和S乘积的影响。

摘要：对不同气体的阻隔性能是K涂层薄膜的重点测试性能指标之一。

本文利用压差法原理设备VAC-V2压差法气体渗透仪分别测试了K涂层薄膜样品对氧气、氮气的阻隔性能，并介绍了试验原理、设备参数及适用范围、试验过程等内容，为K涂层薄膜对气体阻隔性能的测试研究提供参考。

关键词：氧气透过量、氮气透过量、阻氧性能、阻隔性能、压差法气体渗透仪、K涂层薄膜、K膜、PVDC 涂层膜1、意义PVDC（聚对苯二甲酸乙二醇酯）作为一种高阻隔性材料，常用于涂敷在阻隔性较差的PE、BOPP、BOPET、PA等薄膜表面以达到提高薄膜整体阻隔性能。

涂布后形成的薄膜简称为K膜（即K涂层薄膜），常见的有KPA、KPET、KOPP、KPE等。

由于良好的阻隔性能，K膜以单层膜或复合膜的形式在糕点、糖果、饼干等食品包装中均有应用。

由于所包装产品种类及包装形式的不同，对K膜材料的阻隔性要求不尽相同，如对氧气敏感类食品、充气包装类食品应对氧气、氮气具有较高的阻隔性；另外，气体分子结构的不同也决定了不同气体在包装中的渗透性能有所差异。

因此，对K膜进行不同气体阻隔性能的测试可进一步验证其阻隔性能是否可满足所包装产品的保质要求。

2、试验样品本文以一种K涂层单层膜为试验样品，分别测试其氧气透过量与氮气透过量。

3、试验依据目前，包装材料氧气透过量的测试方法包括压差法与等压法两种，氮气透过量的测试方法仅可采用压差法。

因此，本文选用压差法分别测试样品对氧气、氮气的阻隔性能，试验过程依据GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法压差法》。

4、试验设备本次试验采用VAC-V2压差法气体渗透仪为检测设备，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。

4.1 试验原理压差法是通过试样两侧的压力差实现气体从高压侧向低压侧的渗透，并利用压力传感器监测低压侧的压力变化情况。

首先，利用装夹好的试样将设备的测试腔分成上、下两部分，再向上腔中充入一定压力的试验气体，下腔通过抽真空形成低压环境，试验气体通过试样渗透到低压腔，根据压力传感器检测低压腔压力随渗透时间的变化情况，计算试样的气体透过量等渗透性参数。

渗透系数的确定方法
渗透系数是描述水分子通过半透膜渗透速率的物理量,常用单位是米每(米/每)秒或克每(克/每)升。

确定渗透系数的方法通常有以下几种:
1. 根据实验原理确定:渗透系数可以通过渗透试验来测定,通常使用渗透仪进行实验,利用不同浓度的水分子在高电场的作用下通过半透膜的速率。

实验条件可以根据研究目的进行调整,如渗透压力、半透膜厚度、水分子浓度等。

渗透系数的取值范围为(厘米/秒)(克/每)升。

2. 根据理论计算确定:渗透系数可以通过渗透模型进行理论计算。

常用的渗透模型包括中心自由能模型、基态自由能模型和量子化学模型等。

根据模型,可以计算出水分子的渗透速率常数,其取值范围为(厘米/秒)(克/每)升。

3. 根据实验室测量确定:渗透系数可以通过实验室进行渗透试验来测定。

通常使用渗透仪、滴定仪等设备进行实验,利用不同浓度的水分子在半透膜中渗透速率的变化来推断渗透系数。

4. 根据文献资料确定:渗透系数可以根据相关的文献资料进行推断。

通常可以利用渗透系数的定义和公式,结合半透膜的特性和实验条件等,进行推测和计算。

需要注意的是,渗透系数的具体取值和计算方法可能会因实验条件、理论模型、文献资料等因素而有所不同。