橡（xiàng）膠阻水性測試方法概況

　　橡膠是一種富有彈性的高分子化合物，在較小的外力作用下能產生（shēng）較大的形變，外力撤銷後即恢複原狀，因（yīn）而是密封、防護材料的最佳（jiā）選擇之一。橡膠廣泛的應用於食品、藥品、工業的各個方麵，例如（rú）以墊片、墊圈的形（xíng）式出現在食品或藥品包裝瓶蓋處（chù）或機械設備中以起到密封（fēng）、減震、緩衝的作用，或以電線（xiàn）電（diàn）纜絕緣外殼形式作為防護材料應用於工業領域等。

橡膠的阻水性能（néng）分析

　　不同的使用需要，橡膠的種（zhǒng）類和製造工藝多有不同，但企業（yè）對橡膠材料物（wù）理性能的質控項目卻是基本一致的，這點可以從（cóng）我（wǒ）國現行（háng）的橡膠製品相關標準中窺見一（yī）斑。以（yǐ）《HGT 2944-2011 食品容器（qì）橡膠墊片》、《YBB00222004-2015口服製劑（jì）用矽橡膠膠塞、墊（diàn）片》、《GB 7594 3-1987 電線電纜橡皮絕緣和橡（xiàng）皮護套》三（sān）項標準為（wéi）例，物理性能指標主（zhǔ）要集中在拉（lā）伸強度、拉斷伸長率、扯斷永久變（biàn）形、硬度、老（lǎo）化係數前後性能變（biàn）化等機械性能方麵。上述機械性能的要求最終是為了獲得良（liáng）好的密封防護效果，防止外界氧氣、水蒸氣的滲入對內容物性質產生影響。但筆者認為，橡膠材料良好的密封防護作用，除了與上述機械性（xìng）能有（yǒu）關外，還（hái）取決於橡膠材料自身的（de）阻（zǔ）隔（gé）性（xìng）能，即對氣體、水（shuǐ）蒸氣的阻隔。內外因素相（xiàng）互（hù）配合（hé）方能達到最佳的密（mì）封效果。

　　橡膠（jiāo）材料（liào）的阻水性，是針對特定滲（shèn）透對象而言，通常（cháng）包括水蒸氣和液態水，指（zhǐ）的是橡膠（jiāo）材料對滲透對象從高濃度側（cè）滲透通過材料進入低濃度側的阻隔性能。整個滲（shèn）透（tòu）過（guò）程可以分為吸附、溶解、擴散、解析幾個部分，高濃度側的水分子吸附在材料表麵，溶解進（jìn）入材料中在其內部進行擴散（sàn），繼而（ér）從低濃度側解析出來，整個過程如圖1。 整個滲透過程進行（háng）的快（kuài）慢由兩個因素（sù）決定，一是（shì）水分（fèn）子（zǐ）在橡膠材料裏滲透溶解的快慢，由溶解度參數表示；二是水分子在橡膠基體（tǐ）內移動的快慢，由擴散係數表示。不同種類、加工工藝、不同厚度的橡膠材料，其對水分子（zǐ）的溶解度係數和擴散係數往往大有差異。因此（cǐ），獲得準確的橡膠（jiāo）材料（liào）對水分子的透過率是把握橡膠阻水性的（de）最直接方法。

橡膠的阻（zǔ）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是非常大的。當橡（xiàng）膠作（zuò）為電線電纜絕緣（yuán）材料的包覆製（zhì）品時，要具有較強的抗滲水性（xìng）和較（jiào）低的水（shuǐ）蒸（zhēng）氣滲（shèn）透性（xìng），否則水分子將嚴重損壞其電氣性能；用於包裝容器的密封材料時，更對水蒸氣的滲透率（lǜ）有著嚴苛（kē）的要求，以避免水分（fèn）過（guò）多引起內容物（wù）變質。在目（mù）前的橡膠材料標準體係中，尚無明確的橡膠阻水性測試方法規定，采用最多的主要有三（sān）種（zhǒng）方法：《GB/T 1037 塑料材料和片材透水蒸氣（qì）性試驗方法 杯式（shì）法》、《ASTM E96Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials》（譯：材料的水蒸氣滲透性標準試驗方法）、以及《ISO 1420-2001 Rubber- or plastics-coated fabrics - Determination ofresistance to penetration》（譯：橡膠或塑料塗覆織物.耐水滲透性測定）。前二者側重（chóng）於（yú）材料（liào）的水蒸氣（qì）滲透（tòu），而後者更集（jí）中在（zài）材料在一定水壓下的滲透性的研究上，三者在測試方（fāng）法上（shàng）既有相似性（xìng）又存在差（chà）異，需根據實際測試需要差別選擇。

　　方法一（yī）：GB/T 1037-88

　　該試驗方法基於“在規定溫度、相對濕度（dù）條件下，試樣兩側保持一定的水蒸氣壓差，測量透過試樣的水蒸氣量，計算水蒸氣透（tòu）過量和透過係數”的原理，通（tōng）過（guò）稱重（chóng）裝有（yǒu）幹燥劑的（de）透濕杯增加的質量來計算材料的透水蒸氣性，因而得名“增重法”，又稱“幹燥劑（jì）法”。具（jù）體方法為：將幹燥劑放入清潔的透濕杯皿中至據試樣表（biǎo）麵約3mm為宜。將杯皿放入透濕杯中，再（zài）置入杯台上，將試樣放在杯子正中，加上杯環和壓蓋，蠟封。將封好（hǎo）的（de）透濕杯（bēi）進行稱量，放入23±0.6℃，相對濕度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（héng）溫恒濕箱內，間隔24h，48h和96h再次（cì）稱重，直至相鄰兩次質量增量相差（chà）不大於5%時（shí），結束試驗（yàn）。需要注意的是，每次稱量時，透（tòu）濕杯的先後順（shùn）序一致，稱後輕微震動杯體使其中幹燥劑混（hún）合均勻，幹燥劑的吸濕總量不能超過（guò）10%，否則影響測試結果。

　　這一標準修訂（dìng）於1988年，重點（diǎn）突出了各（gè）個透視性能參數的定義以及測試原理，但在（zài）實際操（cāo）作中（zhōng）蠟封的方法操作難度大，密封效果不甚理想。標準中規定的相對（duì）濕度過於單一，不利於非標條（tiáo）件的透濕測試。

　　方法二：ASTME96-2012

　　ASTM E96製定於1953年，至今曆史最久的透濕性測試方法標準。該方法相對與於第一種，最大（dà）的不同在於其同時包括了增重（chóng）法和減重法（fǎ）兩種測試方法。減（jiǎn）重法（即水蒸氣法）將（jiāng）增重法試驗過程中高低濕（shī）側相互置換，在透濕杯皿中放入蒸餾水，使試樣朝向杯內的一側保持（chí）高濕（shī），另一側保持幹燥，通（tōng）過稱重透濕杯（bēi）減少的質量來（lái）測定水蒸氣透過試樣材（cái）料的透過率，如圖（tú）2。ASTM E96標準（zhǔn）認定這兩種測試方法（fǎ）皆為基本試驗方法，試驗結果存在（zài）差（chà）異是必然的，沒有可比性（xìng），在實際測試時應該按照材（cái）料的實際應用環境選擇采（cǎi）用哪一種方法。

　　筆者搜集了四種同厚度的橡膠片材，命名為1#矽膠、2#乙丙橡（xiàng）膠、3#丁基橡膠、4#氯丁橡膠。借助濟南17C.COM包裝安全檢測（cè）中心的W3/0120水蒸氣透過性測試儀，在（zài）相同的溫度、濕度條件下（xià），采用ASTM E96的減重法分別對上述試樣進行水蒸氣透過量檢測，結果如表1。

表（biǎo）1 四種橡膠（jiāo）材料的水蒸氣透過率

　　從試驗（yàn）數據看，1#矽膠的水蒸氣阻隔（gé）性最差，2#乙丙橡膠和3#丁基（jī）橡膠最優，其水蒸氣透過率是矽膠的1.86%和（hé）1.24%。4#氯丁橡膠的阻濕性處於中間階段。以此為參考，對水蒸（zhēng）氣比較敏感的產品建議采用2#或3#橡（xiàng）膠（jiāo）材料（liào）進行密封或防護，而矽膠可以應用於（yú）對橡膠產品阻水性能要求不高的產品上。

　　方法三：ISO1420-2001

　　此項標準提供給（gěi）了一種在固定時間周期內對（duì）橡膠材（cái）料施加靜水壓時，橡膠材料抗滲水性的測試方法，較方法一和二更偏重於液態（tài）水的阻隔性測試。試驗（yàn）儀器由（yóu）一個帶試樣夾持裝置的敞口容器和壓力計組成。敞口容器上部試樣的測試麵積為100cm²，底部設計一個進水口（kǒu），容器上（shàng）方有一個孔（kǒng）徑周長不大於3cm，由（yóu）直徑為0.1cm-0.12cm的金屬絲製成，用於防止試樣變形的金屬網。打開進水閥，注入水流直至溢出為止，將試樣測試麵朝下（xià）夾持在容器上，裝上金屬網。再次打開進水閥使容器中的壓力在（zài）1min±10s內（nèi）加壓至規定壓力值（此值應（yīng）≤30kPa）,調節進水閥保持此壓力2min±10s。觀察試樣暴露在空氣中的部分是否有滲水點。按此試驗五（wǔ）個試樣，若均未出現（xiàn）水滲透點，即試樣材料通過測試。除此之外，也可照此法測定橡膠材料的最終靜水壓值，以一定的速率持續增壓，直到試樣（yàng）出現水滲透（tòu）點為止，記錄（lù）此時的靜水壓值，最終取五（wǔ）個試樣的平均值。
　　綜（zōng）上所述，當橡膠材料作為密封和防護材料實際應用時，其阻水性（xìng）的高低對水（shuǐ）蒸氣和液態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（yòng）上述三種方法，囊（náng）括了水蒸氣的（de）滲透測試（shì）和液態水（shuǐ）的滲透測試，針對性強，覆蓋麵（miàn）廣（guǎng），操作簡單（dān），對橡（xiàng）膠材料（liào）的性能控製和改進（jìn）具有（yǒu）較強的指導意義。