ASTM F1927 受控相對濕度下的氧氣穿透率和滲透率

美國材料與試驗協會 (ASTM) 制定的ASTM F1927 標準測試方法，即使用庫侖檢測器在受控相對濕度下測定阻隔材料的氧氣透過率、滲透性和透射率，描述了一種測試方法，用於在特定溫度和相對濕度水平下，穩態測定氧氣透過薄膜、片材、層壓板、塗層、紙材或塑膠過紙的透紙塗層。

此測試方法擴展了通常使用零濕度（或最多使用假定濕度）的測試方法。濕度對許多材料的氧氣透過率起著重要作用。此測試方法可測定特定溫度和相對濕度下均質材料的氧氣穿透率、薄膜的氧氣滲透率、薄膜厚度滲透率以及氧氣滲透係數。

就本標準而言，適用以下術語和定義：

• 氧氣滲透係數表示滲透率與薄膜厚度的乘積。滲透率僅對均質材料有意義，在這種情況下，它是本體材料的一種特性。除非已使用各種厚度的材料進行測試，驗證了厚度與滲透率之間的關係，否則不應使用此參數。
• 氧氣透過率是氧氣透過率與薄膜兩側氧氣分壓差之比。
• 氧氣滲透係數是氧氣透過率與薄膜厚度之比。滲透係數僅對均質材料有意義，在這種情況下，它是塊體材料的特性。除非已知厚度與透過率之間的關係，否則不應使用此參數。
• 氧氣滲透率是在規定的溫度和相對濕度的測試條件下，單位時間內透過塑膠薄膜單位面積平行表面的氧氣量（氧氣透過率）。測試條件應具體規定，包括溫度、相對濕度、薄膜兩側的氧分壓等。
• 氧氣透過率是常用的氧氣穿透率。

氧氣透過率是在樣品在特定溫度和濕度下達到平衡後測定的。樣品以密封的半阻隔層形式安裝在兩個腔室之間，並置於環境大氣壓力下。一個腔室在特定溫度和相對濕度下用氮氣流緩慢吹掃，另一個腔室用氧氣流吹掃，氧氣流的溫度可能與氮氣流相同，但相對濕度不同。這更接近模擬實際的擱架條件。當氧氣從薄膜擴散到氮氣載氣中時，它會被輸送到庫侖檢測器，在那裡它會產生與單位時間內流向檢測器的氧氣量成比例的電流。

在給定溫度和相對濕度下，氧氣透過率是決定包裝阻隔材料防護性能的重要因素。然而，這並非唯一的決定因素，應進行額外的實證測試，以將包裝性能與氧氣透過率關聯起來。如果買賣雙方就取樣程序、標準化程序、測試條件和驗收標準達成一致，則該方法可作為套利測試方法。

載氣流中存在某些幹擾物質會導致不必要的電輸出和誤差因素。幹擾物質包括遊離氯和一些強氧化劑。也應盡量減少接觸二氧化碳，以防止其與氫氧化鉀電解液反應，從而損壞感測器。

測試使用氧氣輸送裝置。需要評估替代系統以確保其性能相同。該裝置有一個由兩半金屬組成的擴散池，當它們閉合在測試樣品上時，將精確地定義出一個圓形區域。典型的可接受擴散池面積為 100 和 50 cm²。每個擴散池半部壓縮時所包含的體積並不重要：它應該足夠小以允許快速氣體交換，但也不能太小以至於下垂或凸起的無支撐薄膜接觸到擴散池邊緣。擴散池應配備溫度測量和控制設備以及測量和控制相對濕度的裝置。溫度控制至關重要，因為在某些溫度區域，相對濕度的變化幅度可能高達攝氏 5% RH/攝氏度。緊密的擴散池結構設計以及相關的控制裝置可以實現更好的溫度控制。溫度應控制在正負 0,5 攝氏度或更低的範圍內。

庫侖檢測器是一種用於化學分析的分析檢測器，最常用於氣相層析法 (GC)，它根據分析物發生化學反應所需的總電荷來測量物質。該檢測器使用電化學電池，目標化合物在其中發生氧化或還原反應。此反應產生或消耗電子，並測量所需的電流量（或總電荷量）。由於電流與分析物的量成正比，因此可以實現高度精確的定量分析。庫侖滴定儀透過測量生成碘（碘會與水反應）所需的電荷來測定樣品中的水分含量。

庫侖檢測器能夠提供非常準確的結果，尤其是在經過適當校準並在最佳條件下使用的情況下。它是一種高度靈敏且精確的方法，尤其適用於微量分析。

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