压差法气体透过量测定仪 冻干制剂包装氧气透过率测试仪 透氧仪

包装工业中，尤其是食品、药品、电子元器件等对气体阻隔性能要求极高的领域，包装材料的气体透过性能直接关系到产品的保质期、安全性和功能性。其中，氧气、氮气、二氧化碳等常见气体的透过行为是评估包装材料阻隔能力的关键指标。压差法气体透过量测定仪（Differential Pressure Gas Transmission Rate Tester）作为国际公认的经典测试设备，凭借其原理清晰、结果可靠、适用范围广等优势，被广泛应用于科研、质检与生产环节。本文将系统介绍压差法气体透过量测定仪的技术原理、结构组成、测试标准、应用特点及发展趋势。

气体透过量（GTR）与压差法的基本概念

气体透过量（Gas Transmission Rate, GTR）是指在稳定温湿度及特定气体分压差条件下，单位时间内透过单位面积包装材料的气体体积，通常以 cm³/(m²·24h·0.1MPa) 表示。对于食品而言，氧气透过率（OTR）尤为关键，高OTR会导致脂肪氧化、维生素损失、微生物繁殖等问题。

压差法（又称“等压-压差法”或“真空压差法”）是一种基于气体分子在压差驱动下扩散原理的测试方法。其核心思想是：在试样两侧建立稳定的气体压力差，通过测量低压侧压力随时间的变化，计算出气体透过速率。

压差法测试仪的工作原理

压差法气体透过量测定仪通常由以下核心模块组成：

1. 测试腔体：分为高压侧（上游）和低压侧（下游），中间夹持待测试样，形成密封测试单元。

2. 真空系统：用于对低压侧抽真空，建立初始压差（通常高压侧为1个大气压，低压侧接近真空）。

3. 压力传感器：高精度传感器实时监测低压侧压力变化。

4. 温控系统：维持整个测试腔体在设定温度（如23℃、38℃等），确保测试条件稳定。

5. 数据采集与处理系统：自动记录压力-时间曲线，依据Fick扩散定律计算GTR。

测试流程简述：

• 将平整无缺陷的薄膜样品装入测试腔，密封；

• 对低压侧抽真空至10 Pa以下；

• 向高压侧充入测试气体（如O₂、N₂、CO₂或空气）；

• 气体分子在压差驱动下透过薄膜进入低压侧，导致其压力上升；

• 系统记录低压侧压力随时间的变化曲线；

• 当压力变化呈线性稳定阶段时，计算气体透过量；

主要技术标准与适用范围

压差法是国际主流标准认可的测试方法，常见标准包括：

• GB/T 1038-2023《塑料薄膜和薄片气体透过量测定 压差法》（中国国家标准，Zui新版）

• ASTM D1434（美国材料与试验协会标准）

• ISO 15105-1（guojibiaozhun化组织标准）

适用材料：

• 塑料薄膜（如PE、PP、PET、PA）

• 铝塑复合膜、镀铝膜

• 涂覆膜（如PVDC、SiOₓ涂层）

• 软包装袋、硬质容器（需配合专用夹具）

适用气体：氧气、氮气、二氧化碳、空气、氦气等单一气体（不可用于混合气体直接测试）。

压差法的优势与局限

优势：

• 原理可靠：基于物理扩散理论，结果具有可比性和可重复性；

• 无需载气：与等压法（如库仑法测氧）相比，不依赖载气或化学传感器；

• 通用性强：适用于多种气体和材料类型；

• 标准成熟：全球广泛认可，数据可用于法规申报与贸易仲裁；

在生鲜与医药包装中的典型应用

1. 生鲜食品包装：通过测定OTR，优化MAP（气调包装）中O₂/N₂/CO₂比例，延长肉类、果蔬、烘焙食品货架期。

2. 药品泡罩包装：评估铝塑泡罩对氧气和水汽的综合阻隔性能，确保药品稳定性。

3. 电子器件防氧化包装：测试防静电膜、金属化膜对氧气的阻隔能力，防止元器件氧化失效。

4. 新材料研发：为生物可降解膜、纳米复合膜等新型包装材料提供基础性能数据。

压差法气体透过量测定仪作为包装材料气体阻隔性能评价的“金标准”设备，其技术成熟度与数据性无可替代。在生鲜食品、高端医药、精密电子等对包装要求日益严苛的今天，科学选用并规范操作压差法测试仪，不仅是企业质量控制的关键环节，更是产品走向国际市场的重要技术通行证。

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