一、概述

透湿透氧阻隔性测试是评估轻工化学产品（如包装薄膜、涂层材料、食品保鲜膜、医用敷料等）对水蒸气（透湿性）和氧气（透氧性）阻隔能力的核心测试方法。该测试直接关系到产品的保质期（如食品包装防潮防氧化）、功能性（如药品包装阻氧防降解）及安全性（如电子元件防潮防护）。
测试意义：

· 量化材料阻隔性能，指导包装设计优化；

· 验证材料在极端温湿度条件下的稳定性；

· 满足国内外法规对特定产品的阻隔性要求（如药品包装需符合USP<671>）。

二、检测标准

1. 国际标准

· 透湿性（WVTR）：

o ASTM E96/E96M-22：水蒸气透过率标准测试法（杯式法、红外传感器法）；

o ISO 2528:2017：薄片材料水蒸气透过率的测定（称重法）。

· 透氧性（OTR）：

o ASTM D3985-17：薄膜/片材氧气透过率测试（库仑传感器法）；

o ISO 15105-2:2007：塑料薄膜氧气透过率测试（压差法）。

2. 国内标准

· GB/T 1037-2021：塑料薄膜水蒸气透过性试验方法（杯式法）；

· GB/T 19789-2021：包装材料氧气透过性试验（库仑传感器法）；

· GB/T 31355-2014：软包装材料透湿性检测（红外传感器法）。

3. 限值要求（典型应用场景）

三、检测设备

1. 透湿性测试设备

· 杯式法（Gravimetric Method）：

o 恒温恒湿箱、透湿杯、高精度天平（精度0.0001 g）；

o 适用于薄膜、涂层织物等材料。

· 红外传感器法（IR Sensor）：

o 红外水分检测仪（如MOCON PERMATRAN-W 3/34），检测范围0.005-1000 g/(m²·day)。

2. 透氧性测试设备

· 库仑传感器法（Coulometric Sensor）：

o 氧气透过率测试仪（如MOCON OX-TRAN 2/21），检测范围0.005-1000 cm³/(m²·day·atm)；

· 压差法（Differential Pressure）：

o 压差型透氧仪（如Labthink TOY-C1），适用于高阻隔材料（如铝箔复合膜）。

3. 辅助设备

· 恒温恒湿箱：控制测试环境（如38℃/90% RH）；

· 样品裁切器：确保试样尺寸符合标准（圆形试样直径≥80 mm）；

· 密封蜡/胶：用于杯式法的边缘密封。

四、检测流程

1. 样品制备

· 材料预处理：

o 根据标准要求，在23℃、50% RH下平衡48小时；

o 多层材料需分层测试（如复合膜需剥离外层铝箔）。

· 试样裁切：

o 透湿性测试：直径74 mm圆形试样；

o 透氧性测试：直径100 mm圆形试样。

2. 透湿性测试（以ASTM E96杯式法为例）

· 装样密封：

o 透湿杯内装入干燥剂（如无水氯化钙）或水，试样密封于杯口；

o 使用蜡或胶确保边缘无泄漏。

· 环境控制：

o 将透湿杯放入恒温恒湿箱（如38℃、90% RH）；

· 称重记录：

o 定期（24小时、48小时等）称量透湿杯质量变化，计算水蒸气透过率（WVTR）。

3. 透氧性测试（以ASTM D3985库仑法为例）

· 装样与密封：

o 试样夹持于测试腔，一侧通入纯氧（100% O₂），另一侧为氮气载气；

· 渗透检测：

o 氧气透过试样后进入库仑传感器，转化为电信号记录透过量；

o 测试至达到稳态（通常24-48小时）。

4. 数据处理

· 透湿性计算：
WVTR=A×tΔm×24​(g/(m2⋅day))

o Δm：质量变化（g），A：试样面积（m²），t：时间（小时）。

· 透氧性计算：
OTR=A×ΔP×tV​(cm3/(m2⋅day⋅atm))

o V：氧气透过量（cm³），ΔP：氧气分压差（atm）。

五、费用与周期

1. 费用构成

· 透湿性测试：

o 杯式法：500-1000元/组（3个平行样）；

o 红外传感器法：800-1500元/组（精度更高）。

· 透氧性测试：

o 库仑传感器法：1000-2000元/组；

o 压差法（高阻隔材料）：1500-3000元/组。

· 资质报告：CNAS/CMA认证报告费用上浮20-30%。

2. 检测周期

· 透湿性测试：3-5个工作日（含环境平衡与稳态测试）；

· 透氧性测试：5-7个工作日（高阻隔材料需延长至7天以上）；

· 加急服务：可缩短至2-3个工作日（费用增加50-100%）。

六、实际应用

1. 食品包装行业

· 咖啡包装：通过透氧性测试筛选高阻隔材料（如PET/Al/PE复合膜），防止咖啡氧化变质；

· 膨化食品袋：验证透湿性≤2 g/(m²·day)，避免受潮失去脆性。

2. 医药包装领域

· 药品泡罩：需满足USP<671>透氧性≤0.1 cm³/(m²·day·atm)，防止活性成分氧化失效；

· 医用敷料：透湿性测试确保伤口透气性（WVTR≥500 g/(m²·day)），促进愈合。

3. 电子元件防护

· 防潮膜：半导体包装材料需透湿性≤0.05 g/(m²·day)，防止湿气侵蚀电路；

· 干燥剂选型：根据透湿性数据计算所需干燥剂用量（如硅胶包尺寸）。

4. 环保材料开发

· 生物降解薄膜：对比PLA与PE的透氧性差异，优化配方提升保鲜性能；

· 纳米涂层技术：测试石墨烯涂层对PET膜阻隔性的提升效果（OTR降低50%以上）。

5. 典型案例

· 案例1：某品牌坚果包装因透氧性超标（实测8 cm³/(m²·day·atm)），导致油脂氧化酸败，通过改用镀氧化硅涂层膜（OTR≤3）解决问题；

· 案例2：医用透析纸透湿性不达标（实测1.2 g/(m²·day)），调整纸基克重后降至0.3 g/(m²·day)，通过EN 868认证。