塑料薄膜廣泛應用于食品、醫藥、電子、農業、包裝等多個領域，其主要功能包括阻隔外界環境、延長產品保質期、防止污染和保持內部氣氛穩定。在這些功能中，透氣性能（Gas Permeability）是衡量薄膜阻隔能力的關鍵指標之一。

塑料薄膜透氣性能測試，是指通過標準化的試驗方法，測定特定氣體（如氧氣、二氧化碳、氮氣、水蒸氣等）在一定溫度、濕度和壓力條件下，透過單位面積塑料薄膜的速率。該測試結果直接影響產品的儲存壽命、安全性和包裝設計。

本文將系統介紹塑料薄膜透氣性能的定義、測試意義、常用標準、測試方法、影響因素及實際應用。

什么是透氣性能？

透氣性能是指材料對氣體分子透過能力的度量，通常用以下三個參數表示：

1. 透氣量
   指在恒定溫度和壓差下，單位時間內透過單位面積薄膜的氣體量，單位為：cm3/(m2·d·atm) 或 mL/(m2·d)。

2. 透氣系數
   綜合反映材料本身對氣體的溶解與擴散能力，與材料厚度無關，單位為：cm3·cm/(cm2·s·cmHg)。

3. 擴散系數 和 溶解度系數
   用于深入分析氣體在材料中的傳輸機理（D 表示氣體在材料中擴散的速度，S 表示氣體在材料中的溶解能力）。

測試目的與意義

進行塑料薄膜透氣性能測試的主要目的包括：

1. 評估阻隔性能：判斷薄膜是否適合用于高阻氧、防潮、氣調包裝等特殊用途；

2. 指導材料選型：為不同應用場景（如鮮肉包裝、藥品泡罩、鋰電池封裝）選擇合適的薄膜材料；

3. 質量控制：確保生產批次間薄膜性能的一致性；

4. 研發新產品：支持新型復合膜、納米涂層膜、生物降解膜的開發與優化；

5. 滿足法規與標準要求：如食品接觸材料、醫藥包裝等需符合國家或國際標準。

常見測試方法

1. 壓差法（Differential Pressure Method）

• 原理：在薄膜兩側施加一定壓力差，測量低壓側氣體體積隨時間的變化，計算透氣量。

• 設備：壓差式透氣儀

• 優點：可測試多種氣體，結果穩定

• 缺點：測試周期較長（通常6~24小時），對溫濕度控制要求高

• 適用標準：GB/T 1038、ISO 15105-1

2. 等壓法（等電量法，Coulometric Sensor Method）

• 原理：薄膜兩側保持相同壓力，高濃度側為測試氣體（如O?），低濃度側為載氣，透過氣體被電量傳感器定量檢測。

• 設備：氧氣透過率測定儀（如MOCON OX-TRAN）

• 優點：靈敏度高、測試速度快（可達幾分鐘穩定）

• 缺點：通常只適用于氧氣或水蒸氣

• 適用標準：ISO 15105-2、ASTM D3985

3. 紅外法（IR Detection Method）

• 原理：利用紅外傳感器檢測透過薄膜的特定氣體（如CO?）的濃度變化。

• 優點：選擇性強、響應快

• 適用氣體：二氧化碳、甲烷等可被紅外吸收的氣體

測試步驟（以GB/T 1038壓差法為例）

1. 樣品準備

• 取平整、無折痕、無污染的薄膜樣品；

• 直徑一般為70~90mm，厚度均勻；

• 每組測試不少于3個樣品。

2. 裝樣密封

• 將樣品置于測試腔中，用密封夾具固定，確保無泄漏。

3. 抽真空與加壓

• 對低壓側抽真空至規定真空度；

• 高壓側充入測試氣體（如O?），形成穩定壓差（通常為0.1 MPa）。

4. 恒溫恒濕

• 將測試腔置于恒溫箱中，常見條件為23℃±0.5℃，相對濕度0% RH 或 50% RH（濕度影響顯著）。

5. 數據采集

• 實時監測低壓側壓力上升速率，直至達到穩定透過狀態。

6. 計算結果

• 根據壓力變化率、樣品面積、厚度、溫度和壓差，計算透氣量（GTR）和透氣系數（P）。

影響透氣性能的主要因素