确定使用IGAsorp水的渗透通过电影

通过固体水分子是重要的运输范围广泛的行业。的主要兴趣在于防止条目水蒸气和保护相关的产品。也有应用程序依赖于水蒸气运输即释放水蒸气以一种受控制的方式。所有这些应用程序都需要深入的理解物理性质控制传输速率在不同的气候条件。

渗透或传输被定义为通过固体分子运输的过程。这可能是由于吸附,在分子扩散通过固体的多孔结构,或者由于吸收,分子扩散的固体。图1显示了水蒸气的渗透通过膜。渗透或传输速率,F是以下三个参数的函数:

• 温度,T:在固体分子扩散是一个激活的过程,克服了势垒有足够的能量。温度上升将协助扩散。
• 固体维度(如面积的比值,一个厚度,t电影)
• 浓度梯度,ΔC:不同分子在固体的浓度需要网络传输。将会有一个相应的净转移从高浓度区域。

图1所示。示意图显示水蒸气的渗透通过膜

如果固体浓度梯度会存在不平衡。在实践中可以实现两种控制方式,它对应于本文中所描述的实验方法。

测定直接传输速度

这种方法复制包装应用程序哪里有转移的速度,当湿度内部和外部的包是不一样的。该方法使用电影密封不透水室。

在恒定温度下,% RH₁和%猕_2,稳定状态下将与净转移,实现传输速率。在大多数的这个配置实验,测量由放置干燥剂(% RH₂~ 0)在一个容器中,密封与电影然后将其放置在一个湿度控制外壳。在高湿度,传输速率可以由定期称量容器。

这个过程通常表示的水分蒸汽传输速率(MVTR)计算:

(1)

MVTR值随前面讨论的操作条件。的原位测量MVTR可以执行使用IGAsorp水分吸附分析仪通过连续称重的一个特殊的容器中,如图2所示。特殊的温度和外部湿度底片夹可以设置使用仪器的气候控制。

测试下的圆截面电影设在两个铝法兰之间的持有人和压缩。底法兰作为对设置湿度的饱和盐溶液,而上部法兰密封的薄的铝箔密封完整性评估在不同的操作条件独立。箔的刺穿后跟记录实际的实验数据。

图2。渗透细胞与校准盐的解决方案

连续原位重了直接记录的方法对稳态,紧随其后的是线性趋势由于透湿性没有操作员干预。的线性趋势表明,稳态测量和显示气候控制测量的质量由IGAsorp执行的。MVTR测量可以从非常小的体重变化,确定在不同的操作条件下,它可以重复。图3显示了一个示例的数据收集从这样的测量。

图3。结果MVTR研究35°C的电影使用渗透容器

同时测定Sorption-Diffusivity

通过改变电影整个样本周围的气候暴露在水蒸气的湿度。湿度后吸收的变化随着时间的变化是用来计算传输特性。稳态的速度没有实现,和运输不同的两种方法如图4:

• 表面暴露,浓度梯度从中心平面表面厚度的l / 2。
• 不同浓度梯度不是常数,它从一个最大湿度变化为零平衡时。

图4。分布在吸附的水分子研究(i)在平衡t = 0, (ii)在吸收阶段造成的一步RH 0 < t <∞和(3)在新的平衡浓度t =∞。

最简单的是基于运输治疗菲克定律提供的如下。根据定义,传输的速率,F,在稳定状态下,给出:

(2)

它定义了基本的速率常数,D(宏观或化学扩散系数)的浓度梯度δC /δx。这个定义是表示单纯的两个物理属性,扩散系数和浓度。

因此测量的传输或渗透速度并不能区分这两种贡献。

的数量可以由直接测定等温吸收如下考虑。浓度测量平衡吸收和吸附时间和sorption-time曲线是扩散系数的函数。Fickian扩散薄膜是最简单的情况下,扩散系数不是一个浓度的函数。吸收作为时间的函数,m (t)是由:

(3)

在哪里l试样的厚度,D化学扩散系数和吗米_∞是渐近的吸收。Fickian特征并不总是观察到实验确定sorption-time曲线,这可以通过策划评估部分吸收与t^1/2,如图5所示。的IGAsorp水分吸附分析仪还提供了直接的手段确定平衡浓度和sorption-time曲线。在此类实验中已知的维度的电影直接悬挂在IGAsorp平衡,和一个或多个测量等温线的一系列固定的湿度设定值。

图5。吸附时间曲线的分类

方法是相同的,用于描述water-solid交互使用IGAsorp,只有在不同的吸收是用单位体积质量或水的固体,这额外的动力分析测量后可以使用。图6显示了一个例子,uptake-time绘制正确的时间,t^1/2,和相比Fickian模型通过曲线拟合来确定扩散系数。

重复分析不同sorption-time曲线,最后的结果绘制的叠加两种趋势,计算扩散系数的函数相对湿度,和平衡浓度如图6所示。

图6。等温吸附线和扩散系数的函数相对湿度聚合物薄膜

真实的材料并不理想Ficki亚博网站下载an系统,扩散系数的实验测定方法很少被用来预测MVTR。浓度依赖性的扩散率确保适当的平均值可以实现单个计算系数的测量范围。在浓度依赖性IGAsorp促进新的研究。计算的平衡稳定时间IGAsorp是代替扩散系数模型non-Fickian特色系统。

结论

本文演示了水蒸气的原位测量和表征交通使用IGAsorp仪器通过两种不同的方法。两种方法用于确定物理性质作为气候条件的函数。

这些信息已经采购,审核并改编自针孔Isochema提供的材料。亚博网站下载

在这个来源的更多信息,请访问希登Isochema。