橡膠阻水性測試方（fāng）法概況

　　橡膠是一種富有彈性的（de）高分子化合物，在較小的外力作（zuò）用下能產生（shēng）較大的形變，外力（lì）撤銷後即恢複原狀，因而是密封、防護材料的最佳選擇之一。橡膠廣泛的（de）應用於食品、藥品、工業的各個方麵，例如以墊片、墊圈（quān）的（de）形式出現在（zài）食（shí）品或藥品包裝瓶蓋處或機械設備中以起到密封、減震、緩衝的作用，或以電線電纜絕緣外（wài）殼形式作為防護材（cái）料應用於工業領域等。

橡膠的阻水性能分析

　　不同的使用需要，橡膠的種類和製（zhì）造工藝多有不同，但企業對橡膠材料物理性能的質控項目卻（què）是基本一致的（de），這點可以從我國現行的橡（xiàng）膠製品相關標（biāo）準中窺見一斑。以《HGT 2944-2011 食品容器橡膠（jiāo）墊片》、《YBB00222004-2015口服製劑用矽橡（xiàng）膠膠（jiāo）塞、墊片》、《GB 7594 3-1987 電線電（diàn）纜橡皮絕（jué）緣和橡皮護套》三項標準為例，物理性能指標主要集中（zhōng）在拉（lā）伸強度、拉斷伸長率、扯斷永久變形、硬度、老化係數前後性能變化等機械性能（néng）方麵。上述機械性能的要求最終是為了獲得良好的密封防護效果，防止外界氧氣（qì）、水蒸氣的滲入對（duì）內容物性質產生影（yǐng）響。但筆者認為，橡膠（jiāo）材料良好的（de）密封防護作用（yòng），除了與上述機械性能有關外，還取決（jué）於橡膠材料自身的阻隔性能，即對（duì）氣體、水蒸氣的阻隔。內外（wài）因素相互配合方能達到最佳的密封效（xiào）果。

　　橡膠材料的（de）阻水性，是針對特定滲透對象（xiàng）而言，通常包（bāo）括水蒸氣和液態水（shuǐ），指（zhǐ）的是橡膠（jiāo）材（cái）料對滲透對象從高濃（nóng）度側滲透通過材料進入低濃度側的阻隔性能。整個滲透過程可以分為吸附、溶解、擴散、解析幾個部分，高（gāo）濃度側的水分子吸附在材料表麵，溶解進入材料中在其內（nèi）部進行擴散，繼而從低濃度側解析出來，整個（gè）過程如圖1。 整個滲透過程進行的快慢由兩個因素決定（dìng），一是（shì）水分子在橡膠材料裏滲透溶解的快慢，由溶解度參數表示；二是水分子在橡膠（jiāo）基體內移動的快慢，由擴散係數表示。不（bú）同種類、加工工藝、不同厚度（dù）的橡膠材料，其對水分子的溶解度係數和擴散係數往往大有差異（yì）。因此，獲得準確的橡膠材料對水分子的（de）透過率是把握橡膠阻水性的最直接方法。

橡（xiàng）膠的阻水（shuǐ）性能測試方法介紹

　　在實際應用（yòng）中，水分子對橡膠材料的滲透影響（xiǎng）是非常大的。當橡膠作為電線電（diàn）纜絕（jué）緣材料的包覆製品時，要具有較強的抗滲水（shuǐ）性和較低的水蒸氣滲透性，否則水分子將嚴重損壞其電（diàn）氣性能；用於包裝容器的密封材料時，更對水（shuǐ）蒸氣的滲透（tòu）率（lǜ）有著嚴苛的要求，以避免水分過多引起內容物變質。在目前的橡膠材料標準體係中，尚（shàng）無明確的橡膠阻水性測試方法規定，采用最多的主要有三種方法（fǎ）：《GB/T 1037 塑料材料和片（piàn）材透水蒸氣性試（shì）驗方法 杯式法》、《ASTM E96Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials》（譯：材料的水蒸氣滲透性標（biāo）準（zhǔn）試驗方法）、以及《ISO 1420-2001 Rubber- or plastics-coated fabrics - Determination ofresistance to penetration》（譯：橡膠或塑料塗（tú）覆織物（wù）.耐水滲透性測定）。前二者側重於（yú）材料的水蒸氣滲透，而後者更集中在材料在一定水壓下的滲透性的研究上，三者在測試方法上既有相似性又存在差異，需根據實際測試需要差別選擇。

　　方法一：GB/T 1037-88

　　該試（shì）驗方法基於“在（zài）規（guī）定溫度、相對濕度條件下，試樣兩側保持一定的（de）水蒸（zhēng）氣壓差，測量透過試樣的水蒸氣量（liàng），計算（suàn）水蒸氣透過量和透過係數”的原理（lǐ），通過稱重裝有幹（gàn）燥劑的透濕杯增加（jiā）的質（zhì）量（liàng）來計算材料的透水蒸氣性，因而得名“增重（chóng）法”，又稱“幹燥劑法”。具體（tǐ）方法為（wéi）：將幹（gàn）燥劑放入清潔的透濕杯皿中至據試樣表麵約3mm為宜。將杯皿放入透（tòu）濕杯中，再置（zhì）入杯（bēi）台上，將試樣放在杯（bēi）子正（zhèng）中，加上杯（bēi）環（huán）和壓蓋，蠟（là）封。將（jiāng）封好的透濕杯進行（háng）稱量，放入23±0.6℃，相對濕（shī）度90±2%的恒溫恒濕箱內，16h後取出稱量。再將透濕杯（bēi）重新放入恒溫恒濕箱內，間隔24h，48h和96h再次稱重，直至（zhì）相鄰兩次質量增量相差不大（dà）於5%時，結束試驗。需要注意的是，每（měi）次稱量時（shí），透濕杯的先後順序一致，稱後輕微震動杯體使其中幹燥劑混合均（jun1）勻，幹燥劑的吸濕（shī）總量不能超過10%，否則影響測（cè）試結果。

　　這一標準修訂於1988年，重點突出了各個透視性能參數的定義以及測試（shì）原理，但（dàn）在實際（jì）操作中（zhōng）蠟封的方（fāng）法操作難度大，密封效果不甚理想。標準中規定的相對濕度過於單一，不利於非標條件的透濕測試（shì）。

　　方法二：ASTME96-2012

　　ASTM E96製定於1953年，至（zhì）今曆史最久的透濕性測試（shì）方法標準。該方法相對與於第一種，最大的不同（tóng）在於其同時包括了增重法和減重法兩種測試方法。減重法（即水蒸氣法）將增重法試驗過程中高低濕側相互置換，在透濕杯皿中（zhōng）放入蒸餾水，使試樣朝（cháo）向杯內的一（yī）側保持高濕，另一側保持幹燥，通過稱重透（tòu）濕（shī）杯減少的（de）質量來測定水蒸氣透過試樣材料的透過率，如圖2。ASTM E96標準認定這兩種測試（shì）方法皆為基本試驗方法，試驗結果存在差異是必然的，沒（méi）有可比性，在實（shí）際測試時應該按照材料的實際應用環境選擇（zé）采（cǎi）用哪一種方法。

　　筆（bǐ）者搜集了四種同厚度的（de）橡膠片材，命名為1#矽膠、2#乙丙橡膠、3#丁基橡膠、4#氯丁橡（xiàng）膠。借（jiè）助（zhù）濟南MD传媒视频包裝安全檢測中心的W3/0120水蒸氣透過性測試儀，在相（xiàng）同的溫度、濕度條件下，采用ASTM E96的減重法分別對（duì）上述試樣進行水蒸氣透過量檢測，結果如表1。

表1 四種橡膠材料的水蒸氣透過率

　　從試驗數據看，1#矽膠的水（shuǐ）蒸氣阻隔（gé）性最差，2#乙丙橡膠和3#丁基橡膠最優，其（qí）水蒸氣（qì）透（tòu）過率是矽膠的（de）1.86%和1.24%。4#氯丁橡（xiàng）膠的阻濕性處於中（zhōng）間階段。以此為參考，對水蒸氣比較敏感（gǎn）的產（chǎn）品建議采用2#或3#橡膠材料進行密封或防護，而矽膠可以應用於對橡（xiàng）膠產品阻水性能要求不高的產品上。

　　方法三：ISO1420-2001

　　此項（xiàng）標準提供給了一種在（zài）固定時間周期內對橡膠材料施加（jiā）靜水（shuǐ）壓時，橡膠材（cái）料抗滲水性（xìng）的測試方法，較方法一和（hé）二更偏重於液態水的阻隔性測試。試驗儀器由一個帶試樣夾持裝置的敞口（kǒu）容器和壓（yā）力計組成。敞口容器上部試（shì）樣的測試麵積為100cm²，底部設（shè）計一個（gè）進水口，容（róng）器上方有一個孔徑周長不大於3cm，由直徑為0.1cm-0.12cm的金屬絲製成，用於防止試樣變形（xíng）的金屬網。打（dǎ）開進水閥，注（zhù）入水流直至溢出（chū）為止，將試樣（yàng）測（cè）試麵朝下夾（jiá）持在容器上，裝上金屬網。再次打（dǎ）開進水閥（fá）使容器中的壓（yā）力在1min±10s內加壓至規定壓力值（此值應≤30kPa）,調節進水閥保持此壓力2min±10s。觀（guān）察試樣（yàng）暴露在空氣中的部分是否有滲水點。按此試驗五個試樣，若均未出現水滲透（tòu）點，即（jí）試樣材料通過測試。除此之外，也可照此法測定橡膠材料的（de）最終靜水壓值，以一定的速率持續增壓，直到試樣出現水滲透（tòu）點為（wéi）止（zhǐ），記錄此時的靜水（shuǐ）壓值，最終取五個（gè）試樣的（de）平均值。
　　綜上所述，當橡（xiàng）膠材（cái）料作為密封和防護材料實際應用時，其阻水性的高低對水（shuǐ）蒸氣和（hé）液態（tài）水的滲透影響有著極其重要的作用。目前，橡膠阻水性的測試多采用上（shàng）述三（sān）種方法，囊括（kuò）了水蒸氣的滲透測（cè）試（shì）和液態（tài）水的滲透測試，針對性強，覆蓋麵（miàn）廣，操作簡單，對橡膠材料的性能控製和改進具有較強的指導意義。