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透湿性测试中相对湿度差与透湿量的关系三专业磨光利川开槽机教材膜组件Frc

发布时间:2023-12-07 19:44:37 阅读: 来源:贡缎厂家

透湿性测试中相对湿度差与透湿量的关系(三)

3.2 聚合物

聚合物的极性是引起水蒸气分子与聚合物基团之间出现强烈相互作用的主要原因。如前所述,并非所有聚合物的透湿量与试样两侧的湿度差都不成线性关系,Labthink兰光实验室进行的PET透湿性随相对湿度差变化的研究所得到的试验曲线(图软质复合材料剥离实验1)基本上还是成线性变化的。那么会与水蒸气出现强烈相互作用进而影响材料渗透性的是哪一类聚合物呢?这里将分别对极性聚合物、亲水性聚合物进行介绍。

3.2.1 极性聚合物

由于水蒸气分子和极性聚合物的基团之间可以形成氢键,而氢键是聚合物材料中主要的分子间作用真空表力,因而材料分子结构对材料透过性的影响是不可忽略的。一般,分子极性小的、或分子中含有极性基团少的材料,其亲水倾向小,吸湿性能也比较低;含有极性基团如-COO-、-CO-NH-和-OH多的高分子材料吸水性也强。

根据高聚物中各种基团的有效偶极距μ,可以把高聚物按极性的大小分成以下四类:

非极性聚合物(μ=0):聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯等

弱极性聚合物(μ≤0.5):聚苯乙烯、天然橡胶等

极性聚合物(μ>0.5):聚氯乙烯、尼龙、有机玻璃等

强极性聚合物(μ>0.7):聚乙烯醇、聚酯、聚丙烯腈、酚醛树脂、氨基塑料等

3.2.2 亲水性聚合物

尽管水蒸气分子和极性聚合物申请PCT专利1件的基团之间可形成氢键,进而会对聚合物的阻隔性产生一定的影响,然而并非极性强的聚合物其阻隔性能就容易受相对湿度变化的影响。一些文献指出“制备决定未来亲水性聚合物的阻隔性能受水蒸气分子浓度(相对湿度)的影响比较明显(参见图2,赛璐酚为亲水性聚合物)。对于亲水性聚合物,如PA6、PVA、EVOH等,若环境中的水分扩散进入材料中,相当于向材料中加入了一定量的增塑剂,不仅会使包装材料中自由体积增加,也使高分子的一些运动单元重排运动易于进行,提供使渗透分子扩散通过的瞬时缝隙的机会增多,使气体的渗透系数增大。如前所述,一般极性强的聚合物吸水性也强,亲水性聚合物主要是极性聚合物。

对于亲水性较弱、以及完全疏水的聚合物(如聚烯烃和一些聚酯),由于溶解性和扩散性都比较低,渗透过程与常见无机气体类似。图3(摘自《塑料测试技术》)中给出了4种疏水性聚合物的透湿量与相对湿度差的关系曲线,线性关系比较好,其中也有部分极性聚合物,如PVC。

图3. 疏水性聚合物透湿量与相对湿度差的关系

注:1. PS;2. PVC;3. PBTP;4. PE

4、总结

由于水蒸气分子与亲水性聚合物存在强烈的相互作用,使聚合物的透湿量与其两侧的相对湿度差成非线性的变化。而且,水蒸气使亲水性聚合物冷藏船溶胀,使其结构出现变化,因此常见无机气体对亲水性聚合物的渗透也受湿度的影响。所以在讨论聚合物的透湿性时,必须明确试验的相对湿度差、温度等条件;在检测亲水性材料的透气性时也要注明环境中或测试气体中的湿度,作为数据比对的条件之一。

亲水性材料很少单独使用,多是作为多层薄膜中的一层受其他疏水性材料的保护以避免由于吸湿而影响性能。Labthink兰光实验室在进行这次试验研究时也采用其他薄膜(纯膜)进行了少量试验,证明疏水性材料的透湿量与试样两侧的相对湿度差约成线性关系龙口。由于实验室中保存的纯NY、EVOH等易受湿度影响的材料较少,不足以进行大量试验,因此亲水性材料的试验数据尙不能提供。在此,欢迎薄膜原材料制造商与Labthink兰光实验室合作,为制造阻隔性更优、适用性更强的包装材料互通便利。

信息来源:兰光实验室


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