摘要：基于西紅柿皮研究制成的綠色環(huán)保材料的應(yīng)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(fù)擔(dān)。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(yàn)原理、試驗(yàn)過程及W3/031水蒸氣透過率測試儀設(shè)備參數(shù)、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(guān)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(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)在給人們帶來便利的同時(shí)，其所具有的不易回收、降解難且耗時(shí)長等缺陷也給環(huán)境造成了極大的負(fù)擔(dān)。隨著塑料制品應(yīng)用普及率的逐漸提高，與塑料生產(chǎn)及報(bào)廢相關(guān)的環(huán)境問題凸顯，如白色垃圾、海洋塑料微粒等。為了應(yīng)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(yīng)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(guān)材料的推廣應(yīng)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(yīng)用的重點(diǎn)。例如，果實(shí)類植物“西紅柿”極為常見，在生產(chǎn)番茄醬時(shí)所廢棄的大量西紅柿皮利用價(jià)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(yàn)樣品
本次試驗(yàn)以經(jīng)過一定處理的西紅柿皮薄膜材料為試驗(yàn)樣品，測試其水蒸氣透過率。
3、試驗(yàn)依據(jù)
鑒于水蒸氣在西紅柿皮中的滲透能力較強(qiáng)，本次試驗(yàn)采用杯式法原理測試樣品的阻隔性能，試驗(yàn)依據(jù)為GB 1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗(yàn)方法 杯式法》。
4、試驗(yàn)設(shè)備
本文采用W3/031水蒸氣透過率測試儀為試驗(yàn)設(shè)備，該設(shè)備由濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)。
4.1 試驗(yàn)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(zhì)量變化情況得到所測試材料的水蒸氣透過率。根據(jù)透濕杯質(zhì)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(nèi)部環(huán)境與外部環(huán)境隔開，通過控制透濕杯內(nèi)、外濕度不同，實(shí)現(xiàn)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(cè)通過試樣滲透到低濕側(cè)，引起透濕杯質(zhì)量增加或減輕，當(dāng)達(dá)到滲透平衡后，通過測試透濕杯質(zhì)量隨滲透時(shí)間的變化情況，計(jì)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(shè)備參數(shù)
本設(shè)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(shí)現(xiàn)3個(gè)試樣的同時(shí)測試，即一次試驗(yàn)可得到3個(gè)試樣的試驗(yàn)結(jié)果；試驗(yàn)溫度范圍為15 ~ 55℃，控溫精度為±0.1℃，試驗(yàn)濕度為10%RH ~ 98%RH，控濕精度為±1%RH；標(biāo)準(zhǔn)吹掃風(fēng)速可保證透濕杯內(nèi)外濕度差的恒定；提供標(biāo)準(zhǔn)膜和標(biāo)準(zhǔn)砝碼兩種快速校準(zhǔn)方式，保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和通用性；專業(yè)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的透濕杯稱重方式有效保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性；支持LystemTM實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，輕松實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室測試數(shù)據(jù)的集中化和系統(tǒng)化管理；標(biāo)定數(shù)據(jù)恢復(fù)功能，有效解決了由誤操作帶來的不利影響，大限度的保證了系統(tǒng)工作的安全性，系統(tǒng)可按照用戶的方式對關(guān)鍵信息數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)，如各傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)恢復(fù)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(fù)合膜、土工膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)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(kuò)展應(yīng)用：本設(shè)備還可擴(kuò)展應(yīng)用到液晶顯示屏膜、太陽能背板、無菌護(hù)創(chuàng)膜、美容面膜、防護(hù)服材料等的水蒸氣透過率的測試。
- 本設(shè)備滿足多項(xiàng)國家和標(biāo)準(zhǔn)，如GB 1037、GB/T 16928、ASTM E96、ASTM D1653、TAPPI T464、ISO 2528、DIN 53122-1、JIS Z0208、YBB00092003。
5、試驗(yàn)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(gè)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(gè)透濕杯分別放置在設(shè)備內(nèi)部的透濕杯架上，關(guān)閉設(shè)備的測試腔門。
(4) 在設(shè)備的控制軟件上設(shè)置試樣名稱、試驗(yàn)溫度、濕度、試驗(yàn)?zāi)Ｊ降膮?shù)信息，點(diǎn)擊試驗(yàn)選項(xiàng)，設(shè)備按照設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行試驗(yàn)。
(5) 試驗(yàn)結(jié)束后，設(shè)備顯示3個(gè)試樣的水蒸氣透過率測試值。
6、試驗(yàn)結(jié)果
取3個(gè)試樣測試結(jié)果的算術(shù)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(jié)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(biāo)，是評價(jià)材料應(yīng)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(jià)，對于改善植物型環(huán)保材料的應(yīng)用性能具有重要意義。從本次試驗(yàn)的測試結(jié)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(jìn)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(shè)備易于操作，試驗(yàn)結(jié)果可準(zhǔn)確地反映西紅柿皮薄膜材料的水蒸氣滲透性能。濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)與包裝檢測服務(wù)的優(yōu)良企業(yè)，現(xiàn)有設(shè)備的測試范圍涵蓋了軟塑包裝材料全項(xiàng)性能指標(biāo)，了解相關(guān)檢測設(shè)備及檢測服務(wù)信息，可登陸濟(jì)南蘭光公司網(wǎng)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(jìn)技術(shù)溝通與合作。
