CN102928326B - 一种测试有机气体对膜的渗透性的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试有机气体对膜的渗透性的装置，包括测试腔、试验气体管路、载气管路、六通阀、定量元件、分析设备、真空发生装置；本发明还提供了一种测试有机气体对膜的渗透性的方法，包括如下步骤：系统预热；系统净化；下腔抽真空；平衡下腔压力；进样分析，取零点；下腔抽真空；气体渗透；平衡下腔压力；进样分析。本发明采用压差法测试原理与气体分析设备相结合的方法，能定性定量检测薄膜材料在指定条件下，对不同有机气体的透过量、透过系数等渗透性；对阀的自动控制，提高了对气体自动采集与进样的控制精度；测试方法简单，便于操作。

Description

一种测试有机气体对膜的渗透性的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种测试膜的渗透性的装置，具体涉及一种测试有机气体对膜的渗透性的装置及方法。

背景技术

目前，随着人们物质生活的丰富，人们对产品包装材料越来越重视，而各种材料的膜是包装材料中的一大类。为了区别膜的优劣，推出了很多检测膜性能的方法，比如拉力、摩擦力、厚度、热缩性能等常规物理性能检测，以及对氧气、水蒸气、氮气、二氧化碳等无机气体阻隔性的检测。有机气体对膜的渗透性，是一项重要的性能参数，不同有机气体对膜的渗透性，直接或间接影响内容物的货架期。为了更安全、有效地利用膜材料，必须对膜的有机气体渗透性做更进一步的研究。然而，当今世界尚没有专门检测有机气体对膜的渗透性的设备及方法，更无相关标准参数，导致无法判定有机气体对膜的渗透性能，检测设备及方法的缺位极大地限制了膜的应用推广。

发明内容

本发明填补了上述技术领域的空白，提供一种测试有机气体对膜的渗透性的装置及方法。本发明基于压差法测试原理与气体分析设备相结合的方法，能定性定量地检测各种薄膜、复合膜材料在指定条件下对一种或多种有机物（气体）的渗透性。保证膜的使用更安全、有效，在推广膜的应用方面，此发明有不可估量的社会价值。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测试有机气体对膜的渗透性的装置，包括试验气体管路、载气管路、六通阀、定量元件、分析设备；六通阀上设有依次相邻的a管口、b管口、c管口、d管口、e管口和f管口；所述试验气体管路与a管口连通，试验气体管路上设有测试腔；所述载气管路分别与a管口和测试腔之间的试验气体管路、c管口连通；所述六通阀的b管口与e管口通过定量元件连通，定量元件的容量为定值；所述六通阀的d管口与分析设备连通；六通阀能够实现3对相邻管口的连通；所述测试腔包括上腔和下腔，试样置于上、下腔之间，上腔和试样之间形成一封闭的空腔，所述空腔内设有有机试剂载体。

所述测试有机气体对膜的渗透性的装置还包括真空发生装置，所述真空发生装置与a管口和测试腔之间的试验气体管路连通。

所述测试腔的下腔上设有多孔材料，试样置于多孔材料上，多孔材料支撑试样，防止压差导致试样变形；多孔材料能透过但不吸收有机气体。

测试腔的上、下腔之间设有密封圈。

所述有机试剂载体内吸附有适量（适量是以液态有机物正好不滴出载体为标准）的液态有机物试剂（如苯、酯、醇、醚、酮、醛等），在上腔和试样组成的封闭空腔内，液态试剂挥发成饱和蒸气。

所述试验气体管路和六通阀都设置在温控区内，温控区内设有温控元件，保持设定温度，防止试验气体冷凝，堵塞管路。

所述六通阀通过内部管口连接切换，形成两种工作状态：渗透状态和进样状态。

所述渗透状态时，六通阀的a管口连通b管口、c管口连通d管口、e管口连通f管口；渗透过试样的试验气体进入定量元件。

所述进样状态时，六通阀的a管口连通f管口、b管口连通c管口、d管口连通e管口；载气将定量元件内采集的气体携带至分析设备。

所述分析设备能定性定量检测各组分气体量。

各元件之间通过管路连接，各管路上均设有相应的阀。

一种测试膜对气体渗透性的方法，包括以下步骤：

步骤1，系统预热：

将试样固定到测试腔内，打开温控区内的温控元件，对系统预热；

步骤2，系统净化：

系统预热结束后，设定净化时间，将六通阀调至渗透状态，关闭连通下腔和真空发生装置的管路上的阀，打开载气管路连通到试验气体管路上的阀和与f管口连通的阀，载气沿管路进入定量元件，排出管路内的杂质，净化管路；

步骤3，下腔抽真空：

净化结束后，打开连通下腔和真空发生装置的管路上的阀，其余阀关闭，打开真空发生装置，对测试腔下腔抽真空；

步骤4，平衡下腔压力：

下腔抽真空结束后，打开载气管路连通到试验气体管路上的阀，其余阀关闭，使载气进入管路，平衡管路压力；

步骤5，进样分析，取零点：

平衡下腔压力结束后，关闭所有的阀，停止载气进入管路，将六通阀调至进样状态，进样分析结束后，将六通阀调至取样状态，标定此时的数据为零点；

步骤6，下腔抽真空：

零点标定结束后，打开连通下腔和真空发生装置的管路上的阀，其余阀关闭，打开真空发生装置，对测试腔下腔抽真空；

步骤7，气体渗透：

下腔抽真空结束后，打开试验气体管路上的阀和载气管路连通到c管口的管路上的阀，其余阀关闭，有机试剂载体内的试验气体渗透过试样，经管路进入定量元件，同时，载气不断向分析设备吹气；

步骤8，平衡下腔压力：

气体渗透结束后，打开试验气体管路上的阀和载气管路连通到a管口的阀，其余阀关闭，载气进入试验气体管路，平衡管路压力；

步骤9，进样分析：

平衡下腔压力结束后，打开连到c管口的阀，其余阀关闭，将六通阀调至进样状态，载气将定量元件内储存的试验气体携带至分析设备；

步骤10，试验结束：

进样分析结束后，关闭连到c管口的阀，停止载气吹入系统，将六通阀旋至渗透状态；

步骤11，分析试样的渗透性：

根据分析设备的检测结果，得出有机气体对试样的渗透性。

所述试验步骤中，温控元件开启，保持设定温度，防止气体冷凝。

本发明采用压差法测试原理与气体分析设备相结合的方法，能检测膜在指定条件下，对不同有机气体的透过量与透过系数；试验过程中，对阀的自动控制，提高了对气体自动采集与进样的控制精度。

本发明的有益效果是：1、能定性定量检测薄膜材料在指定条件下，对不同有机气体的透过量、透过系数等渗透性。2、对阀的自动控制，提高了对气体自动采集与进样的控制精度。3、测试方法简单，便于操作。

附图说明

图1为本发明测试装置的结构图。

图2为六通阀渗透状态结构图。

图3为六通阀进样状态结构图。

其中，1.管V，2.管VII，3.管III，4.阀III，5.阀I，6.下腔，7.试样，8.上腔，9.有机试剂载体，10.多孔材料，11.密封圈，12.管I，13.管II，14.阀II，15.真空发生装置，16.温控区，17.管IV，18.阀IV，19.分析设备，20.管VI，21.六通阀，22.定量元件，23.阀V，24.a管口，25.b管口，26.c管口，27.f管口，28.e管口，29.d管口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

如图1所示，该测试有机气体对膜的渗透性的装置包括试验气体管路、载气管路、六通阀21、定量元件22、分析设备19、真空发生装置15；各元件之间通过管路连接，各管路上均设有相应的阀。

六通阀21上设有依次相邻的a管口24、b管口25、c管口26、d管口29、e管口28和f管口27。管I12接到a管口24，管V1接到c管口26，管IV17接到f管口27，定量元件22连接六通阀21的b管口25和e管口28，其容量为定值。六通阀21的d管口29通过管VI20与分析设备19连通，分析设备19能测出各组分气体的气体量。六通阀21能够实现依次相邻的a管口24、b管口25、c管口26、d管口29、e管口28和f管口27这3对相邻管口的连通。

测试腔包括上腔8和下腔6，上腔8和下腔6之间设有密封圈11，试样7置于上腔8和下腔6之间，上腔8和试样7之间形成一封闭的空腔，空腔内设有有机试剂载体9，有机试剂载体9内含有适量的液态有机物试剂，在上腔8和试样7组成的封闭空腔内，液态试剂挥发成饱和蒸气；测试腔的下腔6上设有多孔材料10，试样7置于多孔材料10上，多孔材料10支撑试样7，防止压差导致试样7变形；多孔材料10能透过但不吸收有机气体。

管I12连接测试腔下腔6和六通阀21，真空发生装置15通过管II13连到管I12。载气通过管VII2进入系统，分为两路：一路由管III3进入管I12；另一路由管V1进入六通阀21。

管路上设有若干阀，管I12上设有阀I5，管II13上设有阀II14，管III3上设有阀III4，管IV17上设有阀IV18，管V1上设有阀V23。

试验气体管路和六通阀21都设置在温控区16内，温控区16内设有温控元件，保持一定的温度，防止试验气体冷凝，堵塞管路。由上腔8的有机试剂载体9内挥发出的试验气体渗透过试样7，由下腔6进入管I12，开始测试。

六通阀21通过内部管口连接切换，形成两种工作状态：渗透状态和进样状态。

如图2所示，渗透状态时，六通阀的a管口24连通b管口25、c管口26连通d管口29、e管口28连通f管口27；渗透过试样7的试验气体进入定量元件22。

如图3所示，进样状态时，六通阀的a管口24连通f管口27、b管口25连通c管口26、d管口29连通e管口28；载气将定量元件22内采集的气体携带至分析设备19，分析设备19测出有机气体成分。

一种膜对气体渗透性的测试方法，具体实施过程为：

步骤1，系统预热

试验开始前，将试样7固定到测试腔内，打开温控区内的温控元件，对系统预热。

步骤2，系统净化

系统预热结束后，设定一定的净化时间，将六通阀21调至渗透状态，关闭阀I5、阀II14，打开阀III4、阀IV18，载气依次由管VII2、管III3、管I12进入定量元件22，由管IV17排出管路内的杂质，净化系统。

步骤3，下腔抽真空

系统净化结束后，打开阀I5、阀II14，关闭阀III4、阀IV18、阀V23，打开真空发生装置15，对测试腔下腔6抽真空。

步骤4，平衡下腔压力

下腔6抽真空结束后，打开阀III4，关闭阀I5、阀II14、阀IV18、阀V23，载气依次由管VII2、管III3、管I12进入试验气体管路，平衡管路压力。

步骤5，进样分析，取零点

平衡下腔压力结束后，关闭所有的阀，停止载气进入管路，将六通阀21调至进样状态，进样分析后确认零点，将六通阀21调至渗透状态，标定此时的数据为零点。

步骤6，下腔抽真空

零点标定结束后，打开阀I5、阀II14，关闭阀III4、阀IV18、阀V23，打开真空发生装置15，对测试腔下腔6抽真空。

步骤7，气体渗透

下腔抽真空结束后，打开阀I5、阀V23，关闭阀II14、阀III4、阀IV18，有机试剂载体9内的试验气体渗透过试样7，经管路进入定量元件22。同时，载气不断向分析设备19吹气。

步骤8，平衡下腔压力

气体渗透结束后，打开阀III4，关闭阀I5、阀II14、阀IV18、阀V23，载气依次由管VII2、管III3、管I12进入试验气体管路，平衡管路压力。

步骤9，进样分析

平衡下腔6压力结束后，打开阀V23，关闭阀I5、阀II14、阀III4、阀IV18、将六通阀21调至进样状态，载气沿载气管路进入六通阀21，将定量元件22内储存的试验气体携带至分析设备19。

步骤10，试验结束

进样分析结束后，关闭阀V23，停止载气吹入系统，将六通阀21旋至渗透状态。

步骤11，分析试样的渗透性

根据分析设备19的检测结果，得出有机气体对试样7的渗透性。

所述试验步骤中，温控元件开启，保持设定温度，防止气体冷凝。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种测试有机气体对膜的渗透性的方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1，系统预热：

将试样固定到测试腔内，打开温控区内的温控元件，对系统预热；

步骤2，系统净化：

系统预热结束后，设定净化时间，将六通阀调至渗透状态，关闭连通下腔和真空发生装置的管路上的阀，打开载气管路连通到试验气体管路上的阀和与f管口连通的阀，载气沿管路进入定量元件，排出管路内的杂质，净化管路；

步骤3，下腔抽真空：

净化结束后，打开连通下腔和真空发生装置的管路上的阀，其余阀关闭，打开真空发生装置，对测试腔下腔抽真空；

步骤4，平衡下腔压力：

下腔抽真空结束后，打开载气管路连通到试验气体管路上的阀，其余阀关闭，使载气进入管路，平衡管路压力；

步骤5，进样分析，取零点：

平衡下腔压力结束后，关闭所有的阀，停止载气进入管路，将六通阀调至进样状态，进样分析结束后，将六通阀调至取样状态，标定此时的数据为零点；

步骤6，下腔抽真空：

零点标定结束后，打开连通下腔和真空发生装置的管路上的阀，其余阀关闭，打开真空发生装置，对测试腔下腔抽真空；

步骤7，气体渗透：

下腔抽真空结束后，打开试验气体管路上的阀和载气管路连通到c管口的管路上的阀，其余阀关闭，有机试剂载体内的试验气体渗透过试样，经管路进入定量元件，同时，载气不断向分析设备吹气；

步骤8，平衡下腔压力：

气体渗透结束后，打开试验气体管路上的阀和载气管路连通到a管口的阀，其余阀关闭，载气进入试验气体管路，平衡管路压力；

步骤9，进样分析：

平衡下腔压力结束后，打开连到c管口的阀，其余阀关闭，将六通阀调至进样状态，载气将定量元件内储存的试验气体携带至分析设备；

步骤10，试验结束：

进样分析结束后，关闭连到c管口的阀，停止载气吹入系统，将六通阀旋至渗透状态；

步骤11，分析试样的渗透性：

根据分析设备的检测结果，得出有机气体对试样的渗透性；

所述试验气体管路和六通阀都设置在温控区内，温控区内设有温控元件，保持设定温度；各元件之间通过管路连接，各管路上均设有相应的阀；所述六通阀上设有依次相邻的a管口、b管口、c管口、d管口、e管口和f管口；所述试验气体管路与a管口连通，试验气体管路上设有测试腔；所述载气管路分别与a管口和测试腔之间的试验气体管路、c管口连通；所述六通阀的b管口与e管口通过定量元件连通，定量元件的容量为定值；所述六通阀的d管口与分析设备连通；所述测试腔包括上腔和下腔，试样置于上、下腔之间，上腔和试样之间形成一封闭的空腔，所述空腔内设有有机试剂载体。

2.如权利要求1所述的测试有机气体对膜的渗透性的方法，其特征是，所述步骤1中，温控元件开启，保持设定温度，防止气体冷凝。