氣體滲透性

氣體滲透性

氣體滲透性,又稱氣體透過係數(P),是在恆定溫度和單位壓力差下,在穩定透過時,單位時間內透過試樣單位厚度、單位面積的氣體的體積,單位為:cm3/cm2·s·Pa·cm。

關係


氣體透過量(Q)是在恆定溫度和單位壓力差下,在穩定透過時,單位時間內透過試樣單位面積的氣體的體積,單位為:cm3/m2·d·Pa。與氣體滲透性之間滿足以下關係:
其中d是材料的厚度。由於兩者的單位不同,所以在計算時必須統一計算單位。例如,當材料氣體透過係數的單位是cm3·cm/cm2·s·Pa而氣體透過量的單位是cm3/m2·d·Pa時,僅是在計算過程中引入的測試時間單位就相差86400倍,面積單位又相差10000倍,所以在國標GB1038中給出了1.1574×10-9這個係數用於單位的統一。
目前,各標準中對材料的氣體阻隔性的指標定義比較混亂,如氣體透過率(GasTransmissionRate,GTR)在ISO標準(ISO2556,ISO15105-1)中是穩定透過時在恆定溫度、單位壓差下單位時間內透過單位面積試樣的氣體體積(與國標GB1038中氣體透過量的含義相同),單位是cm3/m2·d·atm;然而在ASTMD1434中它是指在試驗狀態下單位時間內透過單位面積試樣的氣體量,單位是mL(STP)/m2·d。因此建議在比對數據時首先要看清數據單位,以確定它們各屬於哪一項指標,然後將同項指標的所有比對數據換算成相同的單位再進行比較。在ASTMD1434中給出了幾組單位換算表,表1隻是其中之一,用於氣體滲透性單位之間的換算。

實際應用


氣體透過率是單位時間透過單位面積試樣的氣體的體積,它由材料本身的阻隔性能和材料兩邊測試氣體分壓差兩個因素決定。氣體透過率與測試環境和試樣個體有關,氣體透過量只與測試試樣自身有關而與環境無關,至於氣體透過係數則僅與試樣的材質有關,是材料本身的性質。
通常,人們只關注包裝材料的氣體透過量(單位:cm3/m2·24h·0.1MPa)和氣體透過係數。除去由於標準定義差異帶來的影響外,嚴格來講氣體透過率是很少用到的,這與氣體透過率受測試氣體分壓差而變化有很大關係,不利於數據比對。此外,對於氣體透過係數的使用還存在誤區,氣體透過係數並非對所有材料都有意義,它僅對於均勻的單層材料有意義,而且應用前必須已經通過檢測多種厚度的材料證明其數據的一致性,但是對於多層複合材料,檢測其氣體透過係數是沒有意義的。該係數主要為進行複合材料的結構設計提供便利。