ASTM F1927 受控相对湿度下的氧气透过率和渗透率

美国材料与试验协会 (ASTM) 制定的ASTM F1927 标准测试方法，即使用库仑检测器在受控相对湿度下测定阻隔材料的氧气透过率、渗透性和透射率，描述了一种测试方法，用于在特定温度和相对湿度水平下，稳态测定氧气透过薄膜、片材、层压板、共挤出物或塑料涂层纸或织物的透过率。

该测试方法扩展了通常使用零湿度（或最多使用假定湿度）的测试方法。湿度对许多材料的氧气透过率起着重要作用。该测试方法可以测定特定温度和相对湿度下均质材料的氧气透过率、薄膜的氧气渗透率、薄膜厚度渗透率以及氧气渗透系数。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• 氧气渗透系数表示渗透率与薄膜厚度的乘积。渗透率仅对均质材料有意义，在这种情况下，它是本体材料的一种特性。除非已使用各种厚度的材料进行测试，验证了厚度与渗透率之间的关系，否则不应使用此参数。
• 氧气透过率是氧气透过率与薄膜两侧氧气分压差之比。
• 氧气渗透系数是氧气透过率与薄膜厚度之比。渗透系数仅对均质材料有意义，在这种情况下，它是块体材料的一种特性。除非已知厚度与透过率之间的关系，否则不应使用此参数。
• 氧气渗透率是在规定的温度和相对湿度的测试条件下，单位时间内透过塑料薄膜单位面积平行表面的氧气量（氧气透过率）。测试条件应具体规定，包括温度、相对湿度、薄膜两侧的氧分压等。
• 氧气透过率是常用的氧气透过率。

氧气透过率是在样品在特定温度和湿度下达到平衡后测定的。样品以密封的半阻隔层形式安装在两个腔室之间，并置于环境大气压下。一个腔室在特定温度和相对湿度下用氮气流缓慢吹扫，另一个腔室用氧气流吹扫，氧气流的温度可能与氮气流相同，但相对湿度不同。这更接近模拟实际的搁架条件。当氧气从薄膜扩散到氮气载气中时，它会被输送到库仑检测器，在那里它会产生与单位时间内流向检测器的氧气量成比例的电流。

在给定温度和相对湿度下，氧气透过率是决定包装阻隔材料防护性能的重要因素。然而，这并非唯一的决定因素，应进行额外的实证测试，以将包装性能与氧气透过率关联起来。如果买卖双方就取样程序、标准化程序、测试条件和验收标准达成一致，则该方法可作为套利测试方法。

载气流中存在某些干扰物质会导致不必要的电输出和误差因素。干扰物质包括游离氯和一些强氧化剂。还应尽量减少接触二氧化碳，以防止其与氢氧化钾电解液发生反应，从而损坏传感器。

测试使用氧气输送装置。需要评估替代系统以确保其性能相同。该装置有一个由两半金属组成的扩散池，当它们闭合在测试样品上时，将精确地定义出一个圆形区域。典型的可接受扩散池面积为 100 和 50 cm²。每个扩散池半部压缩时所包含的体积并不重要：它应该足够小以允许快速气体交换，但也不能太小以至于下垂或凸起的无支撑薄膜接触到扩散池边缘。扩散池应配备温度测量和控制设备以及测量和控制相对湿度的装置。温度控制至关重要，因为在某些温度区域，相对湿度的变化幅度可能高达 5% RH/摄氏度。紧​​凑的扩散池结构设计以及相关的控制装置可以实现更好的温度控制。温度应控制在正负 0,5 摄氏度或更低的范围内。

库仑检测器是一种用于化学分析的分析检测器，最常用于气相色谱法 (GC)，它根据分析物发生化学反应所需的总电荷来测量物质。该检测器使用电化学电池，目标化合物在其中发生氧化或还原反应。该反应产生或消耗电子，并测量所需的电流量（或总电荷量）。由于电流与分析物的量成正比，因此可以实现高度精确的定量分析。库仑滴定仪通过测量生成碘（碘会与水发生反应）所需的电荷来测定样品中的水分含量。

库仑检测器能够提供非常准确的结果，尤其是在经过适当校准并在最佳条件下使用的情况下。它是一种高度灵敏且精确的方法，尤其适用于痕量分析。

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