CN112432887B - 一种高分子材料在压力条件下的水蒸气透过率测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及封装材料技术领域，具体涉及一种高分子材料在压力条件下的水蒸气透过率测试方法，包括以下步骤：S1、将待测的圆片状材料试片蒙盖在透湿杯的杯口，使透湿杯内所盛水体与外界空气隔绝；S2、将透湿杯放置在测量腔室的托架上，通过压力设备向透湿杯内注水实现透湿杯内部的可控高水压环境，水压大小可以通过压力设备上所带压力表实时读出；S3、在测量腔室内保持恒定的温度和湿度，使材料试片的上下两表面形成恒定的湿度差，水蒸气透过蒙盖在透湿杯杯口的材料试片进入干燥的测量腔室一侧，从而使透湿杯的重量持续下降；替代只能进行常压下水蒸气透过率测试的传统透湿杯，台阶状分界将该种新型透湿杯与现用的水蒸气透过率测试仪进行兼容。
Description
技术领域
本发明涉及封装材料技术领域，具体涉及一种高分子材料在压力条件下的水蒸气透过率测试方法。
背景技术
目前海洋开发，面临许多的难题，其中一个关键难点就是深海开发技术的匮乏，在这其中材料技术的短板又是最为突出的。诸如声纳换能器、海底电缆、海底转接器等在水下一定深度工作的技术装备，都使用封装材料来阻隔海水，此类封装材料多为高分子材料。这些技术装备的封装材料作为阻隔海水进入设备内部的唯一屏障，其阻碍水分子渗透的性能（以下简称阻水性能）直接影响装备在水下工作的可靠性和寿命。封装材料的阻水性能一般通过使用水蒸气透过率测试仪测量封装材料的水蒸气透过率来评价。而水蒸气透过率与试样表面承受的水压有直接的关系，水分子在材料中的渗透动力来自于被封装材料隔开的海水和水下装备内部结构之间的渗透压，高静水压带来更高的渗透压，所以在高水压下水分子在封装材料中的渗透速度可能远大于常压状态。随着我国深海战略的推进，水下装备工作的深度也越来越深，封装材料承受的静水压也越来越大，迫切需要一种能够评价材料在压力环境中阻水性能的测试方法。
而目前水蒸气透过率的三种测试方法：杯式法、红外法和电解法都是在常压下进行，国内外还没有能够在高水压下测量材料水蒸气透过率的技术。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高分子材料在压力条件下的水蒸气透过率测试方法，用来替代只能进行常压下水蒸气透过率测试的传统透湿杯，并通过杯体的上下台阶状的分界将该种新型透湿杯与现用的水蒸气透过率测试仪进行兼容，以实现不对水蒸气透过率测试仪进行任何改进，就能进行高水压下材料水蒸气透过率测量的目的；同时本发明操作简单，实用性强。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种高分子材料在压力条件下的水蒸气透过率测试方法，包括以下步骤：
S1、将待测的圆片状材料试片蒙盖在透湿杯的杯口，使透湿杯内所盛水体与外界空气隔绝；
S2、将透湿杯放置在测量腔室的托架上，通过压力设备向透湿杯内注水实现透湿杯内部的可控高水压环境，水压大小可以通过压力设备上所带压力表实时读出；
S3、在测量腔室内保持恒定的温度和湿度，使材料试片的上下两表面形成恒定的湿度差，水蒸气透过蒙盖在透湿杯杯口的材料试片进入干燥的测量腔室一侧，从而使透湿杯的重量持续下降；
S4、利用气动机构定时的提升和降下托架以及托架上的透湿杯，使透湿杯离开和接触托架下方的称重天平，称量透湿杯；
通过测定透湿杯重量随时间的变化，可以求出试样的水蒸气透过率以及其他各项参数。
所述的透湿杯包括杯体和密封盖，所述杯体的顶部可拆卸连接有所述密封盖，所述杯体上由上至下依次开设有第一环形槽、第二环形槽，所述第一环形槽上放置有材料试片，所述第二环形槽上放置有与所述材料试片底部抵接的金属板，所述材料试片的外侧放置有密封件，所述密封件上压紧有所述密封盖；
所述杯体的右侧壁中部开设有进水口，所述进水口上设有单向阀；
所述杯体的左侧壁中部开设有出水口，所述出水口上设有阀门；
所述杯体的上部呈圆柱状、下部呈锥台状结构设置。
优选的，所述杯体的顶部螺纹连接有所述密封盖，且所述密封盖的中部呈开口结构设置、开口结构的直径小于所述密封件的内径。
优选的，所述材料试片的直径略大于所述金属板的直径，且所述金属板为阵列分布开设的小尺寸通孔金属板。
优选的，所述第一环形槽、所述第二环形槽分别与所述材料试片、所述金属板的规格相匹配设置。
优选的，所述密封件包括密封圈套和密封圈，所述密封圈套的顶部与所述密封盖的底部相压紧密封抵接，所述密封圈套的底部设有所述密封圈，所述密封圈的底部与所述材料试片的顶部相压紧密封抵接。
优选的，所述密封圈套的外径与所述杯体的内壁相紧密密封抵接。
优选的，所述杯体的上半部分的直径大于下半部分的直径，且上下部分形成台阶状的分界。
本发明的有益效果为：
该方法基于透湿杯减重法测试原理，设计了一种能够实现杯内可控高水压环境的新型透湿杯，用来替代只能进行常压下水蒸气透过率测试的传统透湿杯，并通过杯体的上下台阶状的分界将该种新型透湿杯与现用的水蒸气透过率测试仪进行兼容，以实现不对水蒸气透过率测试仪进行任何改进，就能进行高水压下材料水蒸气透过率测量的目的；同时本发明操作简单，实用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中透湿杯的立体结构图；
图2是本发明中透湿杯的正视图；
图3是本发明中透湿杯的剖视图。
图中：1-杯体、2-密封盖、3-第一环形槽、4-第二环形槽、5-材料试片、6-金属板、7-密封件、701-密封圈套、702-密封圈、8-进水口、801-单向阀、9-出水口、901-阀门。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种高分子材料在压力条件下的水蒸气透过率测试方法，包括以下步骤：
S1、将待测的圆片状材料试片蒙盖在透湿杯的杯口，使透湿杯内所盛水体与外界空气隔绝；
S2、将透湿杯放置在测量腔室的托架上，通过压力设备向透湿杯内注水实现透湿杯内部的可控高水压环境，水压大小可以通过压力设备上所带压力表实时读出；
S3、在测量腔室内保持恒定的温度和湿度，使材料试片的上下两表面形成恒定的湿度差，水蒸气透过蒙盖在透湿杯杯口的材料试片进入干燥的测量腔室一侧，从而使透湿杯的重量持续下降；
S4、利用气动机构定时的提升和降下托架以及托架上的透湿杯，使透湿杯离开和接触托架下方的称重天平，称量透湿杯；
通过测定透湿杯重量随时间的变化，可以求出试样的水蒸气透过率以及其他各项参数。
透湿杯包括杯体1和密封盖2，杯体1的顶部可拆卸连接有密封盖2，杯体1上由上至下依次开设有第一环形槽3、第二环形槽4，第一环形槽3上放置有材料试片5，第二环形槽4上放置有与材料试片5底部抵接的金属板6，材料试片5的外侧放置有密封件7，密封件7上压紧有密封盖2；
杯体1的右侧壁中部开设有进水口8，进水口8上设有单向阀801；
杯体1的左侧壁中部开设有出水口9，出水口9上设有阀门901；
杯体1的上部呈圆柱状、下部呈锥台状结构设置。
具体的，杯体1的顶部螺纹连接有密封盖2，且密封盖2的中部呈开口结构设置、开口结构的直径小于密封件7的内径。
具体的，材料试片5的直径略大于金属板6的直径，且金属板6为阵列分布开设的小尺寸通孔金属板6。
具体的，第一环形槽3、第二环形槽4分别与材料试片5、金属板6的规格相匹配设置。
具体的，密封件7包括密封圈套701和密封圈702，密封圈套701的顶部与密封盖2的底部相压紧密封抵接，密封圈套701的底部设有密封圈702，密封圈702的底部与材料试片5的顶部相压紧密封抵接。
具体的，密封圈套701的外径与杯体1的内壁相紧密密封抵接。
其中上述透湿杯的工作原理遵循如下阐述：首先打开密封盖2，依次将金属板6放置抵接于第二环形槽4上、材料试片5放置抵接于第一环形槽3上，且金属板6的顶部与材料试片5的底部抵接，随后将密封件7放置于材料试片5的顶部外侧，同时使材料试片5与杯体1的内壁相紧密抵接，随后旋紧密封盖2，利用密封盖2与杯体1之间的螺纹力将密封件7、材料试片5和金属板6压紧，使其压紧密封抵接；
而且通过金属板6为阵列分布开设的小尺寸通孔金属板6，为高分子材料试片5提供刚性支撑，防止材料试片5在水压作用下发生大的形变甚至开裂；通过杯体1的右侧壁中部开设有进水口8，进水口8上设有单向阀801；杯体1的左侧壁中部开设有出水口9，出水口9上设有阀门901，使用压力设备通过该进水口8向透湿杯杯体1内注水，可以控制和调节透湿杯内的压力，水压大小可以通过压力设备上所带压力表实时读出，测试结束后可以通过杯体1另一侧出水口9上的阀门901进行泄压；
而且通过杯体1的上部呈圆柱状、下部呈锥台状结构设置，杯体1的上半部分的直径大于下半部分的直径，且上下部分形成台阶状的分界，该结构与传统透湿杯的台阶状转接装置结构完全相同，可以使高压透湿杯放置在水蒸气透过率测试仪的托架上，与已有的水蒸气透过率测试仪实现兼容，在不对现有水蒸气透过率测试仪进行任何改进的情况下，直接进行高水压下材料水蒸气透过率的测试；
该方法基于透湿杯减重法测试原理，设计了一种能够实现杯内可控高水压环境的新型透湿杯，用来替代只能进行常压下水蒸气透过率测试的传统透湿杯，并通过杯体的上下台阶状的分界将该种新型透湿杯与现用的水蒸气透过率测试仪进行兼容，以实现不对水蒸气透过率测试仪进行任何改进，就能进行高水压下材料水蒸气透过率测量的目的；操作简单，实用性强。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种高分子材料在压力条件下的水蒸气透过率测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将待测的圆片状材料试片蒙盖在透湿杯的杯口，使透湿杯内所盛水体与外界空气隔绝；
S2、将透湿杯放置在测量腔室的托架上，通过压力设备向透湿杯内注水实现透湿杯内部的可控高水压环境，水压大小通过压力设备上所带压力表实时读出；
S3、在测量腔室内保持恒定的温度和湿度，使材料试片的上下两表面形成恒定的湿度差，水蒸气透过蒙盖在透湿杯杯口的材料试片进入干燥的测量腔室一侧，从而使透湿杯的重量持续下降；
S4、利用气动机构定时的提升和降下托架以及托架上的透湿杯，使透湿杯离开和接触托架下方的称重天平，称量透湿杯；
通过测定透湿杯重量随时间的变化，求出试样的水蒸气透过率；
所述的透湿杯包括杯体和密封盖，所述杯体的顶部可拆卸连接有所述密封盖，所述杯体上由上至下依次开设有第一环形槽、第二环形槽，所述第一环形槽上放置有材料试片，所述第二环形槽上放置有与所述材料试片底部抵接的金属板，所述材料试片的外侧放置有密封件，所述密封件上压紧有所述密封盖；
所述杯体的右侧壁中部开设有进水口，所述进水口上设有单向阀；
所述杯体的左侧壁中部开设有出水口，所述出水口上设有阀门；
所述杯体的上部呈圆柱状、下部呈锥台状结构设置。
2.根据权利要求1所述的一种高分子材料在压力条件下的水蒸气透过率测试方法，其特征在于：所述杯体的顶部螺纹连接有所述密封盖，且所述密封盖的中部呈开口结构设置、开口结构的直径小于所述密封件的内径。
3.根据权利要求2所述的一种高分子材料在压力条件下的水蒸气透过率测试方法，其特征在于：所述材料试片的直径略大于所述金属板的直径，且所述金属板为阵列分布开设的小尺寸通孔金属板。
4.根据权利要求2所述的一种高分子材料在压力条件下的水蒸气透过率测试方法，其特征在于：所述第一环形槽、所述第二环形槽分别与所述材料试片、所述金属板的规格相匹配设置。
5.根据权利要求2所述的一种高分子材料在压力条件下的水蒸气透过率测试方法，其特征在于：所述密封件包括密封圈套和密封圈，所述密封圈套的顶部与所述密封盖的底部相压紧密封抵接，所述密封圈套的底部设有所述密封圈，所述密封圈的底部与所述材料试片的顶部相压紧密封抵接。
6.根据权利要求5所述的一种高分子材料在压力条件下的水蒸气透过率测试方法，其特征在于：所述密封圈套的外径与所述杯体的内壁相紧密密封抵接。
7.根据权利要求2所述的一种高分子材料在压力条件下的水蒸气透过率测试方法，其特征在于：所述杯体的上半部分的直径大于下半部分的直径，且上下部分形成台阶状的分界。
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