泡罩包装系统水分扩散的绝对测量

本应用说明书描述了一种使用DVS自动重力吸附分析仪来测定泡罩包装系统渗透率的快速方法。

介绍

泡罩包装系统通常被用作防潮产品的主要屏障。由于成型过程中聚合物材料中的局部缺陷/应力，这些泡塑包装系统通常表现出与未成型聚合物膜在屏障性能上有巨大差异。DVS结果可用于评估批次之间的质量变化，或可用于预测产品在存储条件下的寿命。 

方法

这种方法的基本原理是测量水分的吸收进入密封泡罩包装预先干燥的沸石分子筛压缩虚拟片。沸石吸附任何穿透泡罩包装的水分，从而有效地保持泡罩包内恒定的0% RH环境。由于DVS仪器精确地控制泡罩包装外部的相对湿度，因此相对容易测量一定浓度梯度范围内的稳态扩散。如果知道泡罩的表面积，就可以很容易地计算出渗透率常数的范围。

结果

图1显示了在30°C下观察水蒸汽扩散到PVC泡罩包装的单个实验的DVS数据。很明显，稳态扩散非常快，泡罩包装表面的吸附效应几乎可以忽略不计，并发生在每个阶段的前10-20分钟。

图1. PVC泡罩包装30℃下DVS扩散数据

通过对稳态数据拟合线性函数，用标准回归分析得到每条线的斜率，可以很容易地从数据中计算出扩散通量。如果知道泡罩的表面积，就可以计算出渗透率常数，并可用于比较不同的泡罩几何形状。原则上，如果泡罩包装的厚度是已知的，就有可能计算出与浓度相关的扩散常数，但是在解释这些数据时必须小心，因为泡罩包装中的壁厚可能显示出前面提到的明显的局部变化。

图2. 湿度在40%RH时通过PVC泡罩包装扩散的阿伦尼乌斯图。

测量在不同温度下的扩散通量也可用于探测扩散过程的动力学。图2显示了在40%RH条件下，通过同一泡罩的水分扩散ln (Flux)对1/T的曲线，得到一条直线，正如预期的阿伦尼乌斯型行为一样。从这条线的斜率可以计算出水分扩散的有效激活屏障。然后，可以使用该参数对不同泡罩包装的渗透性对水分扩散的温度依赖性进行排序，从而为包材的选择提供依据。

结论

该方法可用于快速可靠地测量各种泡罩包装系统的透湿性，并允许做出简单的QA/QC决策。同时，该技术也为开发具有特定透湿性要求的新型包装系统提供了有用的数据。