气体透过率、透过量以及透过系数应用指南

摘要：橡胶气囊中的充填气体量是决定其能否发挥预期使用效果的重要因素，除气囊密封性外，所使用的橡胶对气体的阻隔性能直接影响气囊保存气体的能力。

本文利用VAC-V2压差法气体渗透仪测试某品牌橡胶堵水气囊的空气透过率，并通过对试验原理、设备参数及适用范围、试验过程等内容的介绍，为检测橡胶气囊气体透过性能提供参考。

关键词：气体透过率、气体透过量、阻隔性能、橡胶气囊、压差法气体渗透仪、空气透过率1、意义橡胶气囊为充气产品，具有外形柔软、可变形、可折叠、使用后方便拆除、使用便利等特点，常见的橡胶气囊可用于堵水施工、渗漏检测、船舶消音、减震、建筑施工等领域，通过充填压缩气体使气囊伸展膨胀达到截面设计要求而发挥作用。

以橡胶堵水气囊为例，该类气囊主要用于有水管道堵水作业，将橡胶气囊中充入一定压力的空气，使气囊填满整个管道，利用气囊壁与管道间的摩擦力阻断水流，为了使气囊能与管道壁有效接触，要求气囊中始终保持一定量的气体，即具有良好的密封性和较高的阻隔性。

特别是使用时间较长的橡胶气囊，其对充填气体的阻隔性应更高，以防止使用期间因气囊中的气体大量向外渗透而影响使用效果。

因此加强橡胶气囊对充填气体阻隔性能的测试显得尤为必要。

图1 各种类型橡胶气囊2、检测样品以某企业生产的橡胶堵水气囊为检测样品。

3、检测依据本次试验采用压差法原理测试样品的空气透过率，试验过程参考GB/T 7755-2003《硫化橡胶或热塑性橡胶透气性的测定》。

4、试验设备本文采用VAC-V2压差法气体渗透仪测试样品对空气的阻隔性能，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。

图2 VAC-V2压差法气体渗透仪4.1试验原理装夹好的试样将设备的上、下测试腔隔开，上腔中充入一定压力的试验气体，下腔为真空，如此试样两侧便形成了一定的压差，试验气体的压力差的作用下，由上腔渗透过试样进入下腔，通过测试下腔压力的变化，即可得到试样的气体透过率。

4.2 设备参数设备的测试范围为0.05 ~ 50000 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，真空分辨率可达到0.1 Pa；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，可满足不同试验条件下的检测需求；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；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；经过改制，本设备还可支持有毒气体、易燃易爆气体的测试；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；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。

摘要：PE、BOPP、PET是三种常普遍应用的包装材料，其阻隔性能有所不同。

本文利用压差法原理分别测试了上述三种材质相同厚度下的薄膜样品的氧气透过量、氮气透过量，比较了三种样品对氧气、氮气的阻隔性能，并介绍了试验原理、测试设备参数及适用范围、试验过程等内容，为不同材料的气体阻隔性能的研究提供参考。

关键词：PE、BOPP、PET、氮气透过量、氧气透过量、压差法、压差法气体渗透仪、阻隔性能1、意义对气体的阻隔性能是薄膜材料的重要研究领域，根据具体应用的不同，材料的气体阻隔性能可分为对氧气、氮气、二氧化碳、氦气、水蒸气、六氟化硫等气体的阻隔或保存能力，由于气体的分子直径、临界温度以及气体分子与材料中的高分子相互作用不同，使得同种气体分子在不同材料中或不同气体在同种材料中的渗透能力存在差异。

因此，不同气体在不同材料中的气体透过量并不相同，即需要根据实际应用对气体阻隔性能的需求选择合适的薄膜材料。

对包装材料而言，防止产品氧化是包装材料的首要任务，其中充氮包装是实现这一功能的重要措施，所以，对氧气、氮气的阻隔性能是包装材料阻隔性的重要组成。

2、试验样品本次试验以三种普遍应用的薄膜材料——聚乙烯(PE)、双向拉伸聚丙烯(BOPP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为试验样品，分别测试这三种材料的氧气透过量、氮气透过量。

3、试验依据通常采用压差法原理测试不同气体的透过量，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、试验设备因测试三种样品的气体透过量，为提高试验效率，选用三腔独立的设备VAC-V2压差法气体渗透仪进行试验，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。

4.1 试验原理压差法原理是以当体积、温度不变时，气体压力与气体量成正比为测试依据。

利用装夹的试样将设备的测试腔分成上、下两部分，上腔中充入一定压力的试验气体，下腔的体积固定且已知，并通过抽真空形成低压环境。

材料阻隔性指标详解1、材料的阻隔性任何物体都有一定的渗透性，差别仅是一些物体的渗透性比较高，另一些的渗透性比较低。

高分子聚合物的可透性较低，用它对物品进行包装可有效阻隔环境中氧气、水蒸气等的渗入，并保持包装内的特定气体成分，显著提高物品的保质期。

通常，在使用高分子聚合物或由它制得的相关材料包装物品时最关注材料对氧气、二氧化碳、氮气等常见气体的阻隔性以及对水蒸气的阻隔性，可用渗透性（Permeability）和透过量（Permeance）两项指标加以描述。

其中渗透性表征的是一种材料的特性，不随材料厚度、面积等的变化而变化，而渗透物质的透过量只是一个制成品的性质，随材料厚度、结构等的变化而变化。

2、气体透过系数与气体透过量一般我们用气体对材料的渗透性（即气体透过系数）和气体透过量评价材料的阻隔性，但是由于常见无机气体对材料的渗透性能直接取决于材料对气体的溶解度（S）以及气体在材料中的扩散系数（D），所以在评价材料的阻隔性时应根据需要对材料的气体透过系数、气体透过量、溶解度、以及扩散系数进行综合评定。

气体透过系数（P）是在恒定温度和单位压力差下，在稳定透过时，单位时间内透过试样单位厚度、单位面积的气体的体积，单位为：cm3·cm/cm2·s·Pa。

气体透过量（Q）是在恒定温度和单位压力差下，在稳定透过时，单位时间内透过试样单位面积的气体的体积，单位为：cm3/m2·d·Pa。

它们之间满足以下关系：其中d是材料的厚度。

由于两者的单位不同，所以在计算时必须统一计算单位。

例如，当材料气体透过系数的单位是cm3·cm/cm2·s·Pa而气体透过量的单位是cm3/m2·d·Pa时，仅是在计算过程中引入的测试时间单位就相差86400倍，面积单位又相差10000倍，所以在国标GB 1038中给出了1.1574×10-9这个系数用于单位的统一。

第一法压差法药用薄片将低压室和高压室分开高压室充约O.lMPa 的试验气体，低压室的体积已知。

试样密封后用真空泵将低压室内的空气抽到接近苓值。

用测压计测量低压室的压力增量△p，可确定试验气体由高压室透过试样到低压室的以时间为函数的气体量，但应排除气体透过速度随时间而变化的初始阶段。

仪器装置气体透过量测定仪，仪器主要包括以下几部分透气室:由上下两部分组成，当装入试样时，上部为高压室，用于存放试验气体。

下部为低压室用于贮存透过的气体并测定透气过程中的前后压差，上下两部分均装有试验气体的进样管测压装置：高、低压室应分别有一个测压装置，低压室测压装置的准确度应不低于6Pa真空泵：应能使低压室的压力不大于1Pa压差法气体透过量测定仪示意图见图1：图1 压差法气体透过量测定仪示意图测定法除另有规定外，选取厚度均匀，无皱裙、折痕、针孔及其他缺陷的试样三片，在23℃±2℃环境下，置于干燥器中，放置48小时以上，进行下列试验(也可按仪器使用说明书操作) :按GB/T6672-2001 测量试样厚度，至少测量5点，取算术平均值在试验台密封圈一层真空油脂，将试样置于试验台上，轻轻按压使试样与试台上的真空油脂良好接触，试样应保持平整，不得有皱褶。

开启低压室排气阀，开始抽真空直到27KPa以下，并持续脱气以排除试样所吸附的气体和水蒸气。

脱气结束后，打开试验气瓶和气源开关向高压室充试验气体，气体流量为每分钟100ml ，高压室的气体压力应在1. 0×105 -1.1×105Pa范围内。

关闭高、低压排气阀，开始透气试验。

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

气体透过量（）按下式进行计算：Qg=△p×V×To×24式中Qg-材料的气体透过率，cm³.cm /( ㎡.s.Pa ) ；△p/△t-在稳定透过时，单位时间内低压室气体压力变化的算术平均值，P a/s;V-低压室体积，cm³；S-试样的实验面积，㎡；T一试验温度，K ;P1-P2- 试样两侧的压差，Pa ;To- 标准状态下的温度（273.15K）;Po- 标准状态下的压力( 1. 013 3×105 Pa)。

YBB00082003气体透过量测定YBB00082003 气体透过量测定国家食品药品监督管理局国家药品包装容器(材料)标准(试行)气体透过量测定法Qiti Touguoliang CedingfaTests for Gas Transmission气体透过量系指在恒定温度和单位压力下，在稳定透过时，单位时间内透过试样单位面积的气体的体积。

以标准温度和压力下的体积值表示，单位为:32cm/(m?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，单位时间内透过试样单位厚度、单位面积的气体的体积。

以标准温度和压力32 ?S ? Pa)。

下的体积值表示，单位为:cm?cm/(m测试环境:温度:(23?2)?,相对湿度:(50?5)%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，低乐室的体积己知。

试验密封后用真空泵将低压室内的空气抽到接近零值。

用测压计测量低乐室的压力增Δp，可确定试验气体由高压室透过试样到低压室的以时间为函数的气体量，但应排除气体透过速度随时间而变化的初始阶段。

仪器装置气体透过量测定仪。

仪器主要包括以下几部分:透气室:由上下两部分组成，当装入试样时，上部为高压室，用于存放试验气体。

下部为低压室，用于贮存透过的气体并测定透气过程中的前后压差，上下两部分均装有试验气体的进样管。

测压装置:高、低乐室应分别有一个测压装置，低压室测压装置的准确度应不低于6Pa。

真空泵:应能使低压室的压力不大于1Pa。

压差法气体透过量测定仪示意图见图1:1YBB00082003 气体透过量测定图1压差法气体透过量测定仪示意图测定法除另有规定外，选取平整无可见缺陷的试样三片，在(23?2)?环境下，置于干燥器中，放置48小时以上，进行以下试验(也可按仪器使用说明书操作): 在试验台密封圈处涂一层真空油脂，将试样置于试验台上，轻轻按压，使试样与试样台上的真空油脂良好接触。

氧气透过率示值误差不确定度评定氧气透过率测定仪校准，以透过率示值误差进行不确定度评定示例。

1概述1.1 测量依据：JJF （桂）XXXX —202X 氧气透过率测定仪校准规范。

1.2 环境条件：环境温度：23.0 ℃，湿度：50％RH 。

1.3 被测对象：气体透过量测定仪。

1.4 测量方法：以测量氧气透过量标准值为62.8 cm 3/（m 2•24 h ）的标准物质为例，将标准物质放入氧气透过率测定仪腔体中，按仪器说明书进行测量。

2测量模型依据测量方法，测量模型如公式（1）。

％100×,,2222sOsO OO r r r r -=∆ （1）式中：2O r ∆——示值误差；2O r ——3次测量平均值，cm 3/（m 2•24 h ）； 2O r ——标准物质标准值，cm 3/（m 2•24 h ）。

3合成标准不确定度数学（测量）模型公式（1）中，各输入量彼此独立不相关，其则，()2,,22222222)()(⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡∆∆s O s O o o O O r r u r r u r r u （2） 灵敏系数为:())()(,222cr 222s o r o rOr u r ur u +=∆（3）4不确定度来源不确定度来源主要为：——标准物质引入的标准不确定度；——测量重复性引入的标准不确定度，包括人员操作、环境条件变化、仪器电源变化引起的漂移等影响。

5示值误差不确定度评定 5.1 标准物质的不确定度从标准物质证书（GBW （E ）130497）查到实验使用的氧气透过率标准物质的标准值为：62.8cm 3/（m 2•24 h ），扩展标准不确定度为U =2.9 cm 3/（m 2•24 h ），包含因子k =3，计算标准物质引入的标准不确定度为：()%54.18.6239.2,,22=⨯==s Os Or kr Ur u （4）5.2 测量重复性引入的相对标准不确定度对仪器进行重复性测量3次，用极差法进行计算，测量结果见表1。

气体透过量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。

气体透过量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/(m2·24h·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：cm3·cm/(m2·24h·0.1MPa)。

测试环境：温度:(23±2) ℃，相对湿度：(50±5) ％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 p ，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，但应排除气体透过速度随时间而变化的初始阶段。

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，当装入供试品时，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，用于贮存透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。

真空泵应能使低压室的压力不大于10Pa。

试验气体纯度应大于99.5%。

测定法除另有规定外，选取厚度均匀，无褶皱、折痕、针孔及其他缺陷的适宜尺寸的供试品三片，在供试品朝向试验气体的一面做好标记，在23±2 ℃环境下，置于干燥器中，放置48 小时以上，用适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。

环氧化天然橡胶在溴化丁基橡胶中的应用研究韩潇;隆燕妮;李要山;陈朝晖【摘要】研究了不同环氧化程度的天然橡胶(ENR)对溴化丁基橡胶(BIIR)复合材料性能的影响.结果表明:随着环氧化程度的增加,胶料的门尼粘度降低,焦烧时间、正硫化时间缩短,硫化胶表观交联密度增加,邵尔A硬度,100％定伸应力、300％定伸应力逐渐升高,气密性能结果显示BIIR/ENR40复合材料气密性达到纯BIIR水平,BIIR/ENR50气体透过度和气体透过系数分别比BIIR降低了18％和13％.【期刊名称】《大众科技》【年(卷),期】2018(020)001【总页数】3页(P32-34)【关键词】环氧化天然胶;溴化丁基橡胶;气密性能【作者】韩潇;隆燕妮;李要山;陈朝晖【作者单位】万力轮胎股份有限公司,广东广州 510940;华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州 510640;华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州 510640;华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州 510640【正文语种】中文【中图分类】TQ33随着子午线轮胎的快速发展，无内胎轮胎已经成为轿车轮胎发展的主流趋势。

无内胎轮胎中气密层是保持轮胎内部气压的关键部位，轮胎气压不足会使轮胎外胎受到破坏，影响汽车行驶安全性，合适的气压有利于降低轮胎滚动阻力和磨耗，提高寿命，因此轮胎气密层必须具有优异的气体阻隔性能。

溴化丁基橡胶（BIIR）具有优异的气密性、粘合性能以及硫化性能，在无内胎轮胎气密层中广泛使用，然而BIIR加工性能较差，成本较高限制了其更深层次的应用。

将BIIR与天然橡胶（NR）共混使用，不仅可以改善其加工性能，而且可以降低成本，但是BIIR/NR气密性能却随NR用量的增大逐渐下降。

环氧化天然橡胶（ENR）是天然橡胶经过环氧化改性之后的产物，分子间相互作用力增强，分子链柔顺性降低，分子内自由体积减小，气密性增加，环氧基团的引入提高了胶料的粘合性能。

保鲜膜气体透过率标准概述及解释说明1. 引言1.1 概述保鲜膜气体透过率标准是用于评估和比较不同类型保鲜膜气体透过性能的一项重要指标。

保鲜膜作为一种常见的包装材料，在食品和医药行业有着广泛的应用。

其主要功能是阻隔和控制包装内外气体的交换，从而延长食品和药品的保鲜期。

本文将深入探讨保鲜膜气体透过率标准的概述、解释和应用，为读者提供关于该领域的全面了解。

首先，我们将详细介绍什么是保鲜膜气体透过率标准，并说明其在实际应用中的重要性和应用领域。

接着，我们将概述相关研究和现有标准，以及其在行业中所处的地位和影响。

1.2 文章结构本文共分为五个部分进行描述与讨论。

除了引言部分外，还包括对保鲜膜气体透过率标准概述、解释说明、实际应用中的问题与挑战以及结论等内容。

第二部分将详细介绍保鲜膜气体透过率标准的概念和含义，以及其在食品和医药行业中的重要性和应用领域。

同时，我们还会简要概述目前研究中与标准相关的内容和已有标准的情况。

第三部分将解释说明保鲜膜气体透过率标准中涉及的重要概念和测量方法。

我们将详细介绍气体透过率的定义和测量方法，以及影响其透过性能的因素及其测量方法。

此外，我们还会对标准中常见的符号和术语进行解释。

第四部分将探讨实际应用中存在的问题与挑战。

我们将分析标准与实际需求之间可能存在的差距，并提供当前技术难题及解决方案的分析。

此外，我们还会阐述行业对保鲜膜气体透过率标准修订的需求和建议。

最后一部分是结论部分，我们将对全文进行总结概括，并展望保鲜膜气体透过率标准的发展前景。

同时，我们也会为进一步研究和实践提供相关建议，旨在推动该领域的发展和创新。

1.3 目的本文的目的是全面系统地介绍保鲜膜气体透过率标准的概述与解释，并分析实际应用中可能遇到的问题与挑战。

通过对已有研究和现有标准的概述，我们希望读者能够更好地理解保鲜膜气体透过率标准在食品和医药包装中的重要性和应用领域。

最后，我们将提出一些关于进一步研究和实践的建议，以促进该领域的发展与创新。