氧气透过率测试仪的介绍及行业应用

发布时间：

2025-12-05

氧气透过率测试仪（Oxygen Permeability Tester），简称氧透仪。通常用于测定薄膜、片材或容器的氧气透过量（OTR, Oxygen Transmission Rate），是评价材料阻隔性能的核心检测设备。

1. 介绍

氧气透过率测试仪是专门用于测量在单位时间、单位压差下，透过单位面积试样的氧气量的仪器。核心指标：OTR（氧气透过量）。常用单位为cm³/(m².day)（立方厘米/平方米·天）或 cm³/(m².day.Pa)。作用：评估包装材料或工业材料对氧气的“屏蔽”能力。氧气是导致食品变质（氧化、酸败）和药品失效的主要因素，因此精准测量材料的阻氧性对于预测产品货架期至关重要。

2. 工作原理

目前市场上主流的氧气透过率测试仪主要采用两种原理：库仑电量法（等压法）和压差法。其中，库仑电量法是针对氧气测试最常用的国际标准方法（如 ASTM D3985）。

A. 库仑电量法 / 等压法 (Coulometric / Equal Pressure Method)这是测试高阻隔材料氧气透过率的“金标准”。基本结构：测试腔被试样分为两个独立的腔室。测试流程：试样的一侧通入高纯度的氧气（O2，测试气）。试样的另一侧通入高纯度的氮气（N2，载气）。试样两侧的压力保持相等（等压），但存在氧气浓度差。氧气分子在浓度差驱动下，穿过薄膜渗透到氮气侧。流动的氮气将渗透过来的氧气分子携带至库仑传感器（Coulometric Sensor）。传感器原理：传感器利用电化学反应原理。当气体中的氧气接触传感器负极时，被还原成氢氧离子 (OH)。氢氧离子在电解液（如KOH）辅助下迁移至正极并发生氧化反应。该化学反应产生的电流与样气中的氧气含量成正比。仪器通过测量电流大小，精确计算出氧气的透过率。

B. 压差法 (Differential Pressure Method)利用压力差驱动气体渗透的物理方法（不仅限于氧气，也适用于氮气、二氧化碳等）。测试流程：对低压室抽真空，向高压室充入氧气，使试样两侧形成恒定压差。通过监测低压室压力的上升速率来计算氧气透过率。

3. 应用领域

氧气透过率测试仪广泛应用于质量控制（QC）和新材料研发（R&D）：

食品包装：

肉制品、奶制品：测试真空包装袋、PVDC肠衣的阻氧性，防止脂肪氧化酸败。

坚果、咖啡、茶叶：检测铝塑复合膜的OTR，防止香气散失和氧化变味。饮料：PET瓶、利乐包的氧气阻隔性能测试。

医药与医疗器械：

泡罩包装（PTP铝箔/PVC）：确保对氧气敏感的药物（如某些抗生素、维生素）在有效期内不失效。

输液袋/预充针：防止药液氧化变色。

电子与光伏 (高精尖应用)：

OLED/柔性屏：OLED发光材料对水氧极度敏感，需要极低透过率（Ultra-high barrier）的测试设备（通常达到 $10^-3 甚至 $10^-6级别）。

太阳能背板：测试封装材料的耐候性和阻隔性。