[發明專利]一種同時測定混合氣各組成氣體的膜滲透性的測定方法及裝置

有效

• 申請號: 201310504840.7
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103575630A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 何建強;宋玉梅;劉利
• 申請（專利權）人: 中國廣州分析測試中心
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N7/10
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 莫瑤江

技術領域：

本發明涉及屬于膜材料分析和氣相色譜分析領域，具體涉及一種同時測定混合氣各組成氣體的膜滲透性的測定方法及裝置。

背景技術：

目前，測定薄膜及薄片透氣性的方法已有不少，常見有異壓法和等壓法。異壓法包括有壓力法和容積法，等壓法包括有電極法和熱敏電阻檢出法等。其中，壓力法較為常用。美國試驗與材料學會的試驗方法ASTM?D1434-82(2009)e1“塑料薄膜及薄片透氣性測定的標準方法”（Standard?Method?for?Determining?Gas?Permeability?Characteristics?of?Plastic?Film?and?Sheeting），以及我國的國家標準GB/T1038-2000“塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗方法壓差法”所應用的均為壓力法。這些方法測定薄膜及薄片的透氣性使用稱為氣體滲透池（Gas?Transmission?Cell）的裝置或類似裝置，將薄膜或薄片夾于其中，讓待測氣體通入膜片一側，另一側通過測量儀器測定透過膜片的氣體量。但這些方法存在一個共同的不足，每次只能測定一種氣體的透氣性，或混合氣體同時透過的透氣性，不能一次同時測定混合氣體透過時混合氣體各組成氣體透過薄膜的透氣性。在實際使用時許多薄膜都是處于大氣環境的或混合氣體環境中的，而混合氣體滲透由于可能存在氣體的相互影響，透氣速率并不一定與單種成分透過薄膜時完全一致。

目前常用的氣體透過性測試方法的另一個不足是測試周期過長，常需要數小時到數十小時。

氣相色譜儀是一種重復性好、靈敏度高和分離能力強的現代分析測試儀器。

如果將氣體滲透池接到氣相色譜儀上，利用氣相色譜儀的載氣將透過薄膜的氣體吹入氣相色譜儀的分離柱頭，然后選擇適當的方法和色譜條件，可以快速準確測出薄膜及薄片的透氣性，還可以一次同時快速準確測出混合氣體透過時薄膜或薄片材料的混合氣體各種組成成分的滲透性。

混合氣體透過時同時快速準確測定混合氣體各種組成氣體各自的滲透性能是現實需要，也是測試技術的一個難題。

專利CN102297827A公開了一種燃料電池膜電池透氣性的測試方法及測試池和測試裝置。試驗測試池的一側設有氣體的進出口通道，而另一側則形成測試通道；在試驗試池的兩側分別通入被測氣體和載氣，并將其載氣側的氣體出口通入到氣相色譜中，通過氣相色譜測試載氣中被測氣體的含量，從而計算膜電極的透氣率。膜電極的透氣率測試裝置主要由試驗測試池和透氣率測試系統組成。試驗測試池由兩塊具有氣體進口和出口的平板夾具和相應的密封材料組成。

專利CN202994616U和UCN201314906Y等公開的氣體透過率測試裝置工作原理與專利CN102297827A相似。

上述專利共同存在的問題有：（1）滲透池的測試氣池腔不是專門為氣相色譜法設計的，死體積大不利于將透過氣體吹掃干凈；（2）測試方法是將穩定透過時的透過氣體通過連續流動的惰性氣體帶入氣相色譜儀定量管再吹掃進氣相色譜儀測定，為達到氣相色譜儀足以測定的定量限，膜的滲透面積要足夠大，不適宜測定小面積的膜或滲透速率慢的膜；（3）需要建立流量穩定、流速慢且可精確測定壓力和流速的較復雜惰性氣體供氣系統，流速太快會使帶入定量管的透過氣體量不足。

發明內容：

本發明的目的是提供一種同時測定混合氣各組成氣體的膜滲透性的測定方法及裝置，解決了死體積大，測試時間長，無法準確定量；與氣相色譜連接方式不夠簡便，操作不方便等問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種氣體滲透池，包括滲透池底座、與滲透池底座具有對稱結構的滲透池上蓋、滲透池底座和滲透池上蓋之間設置的密封墊，滲透池底座和滲透池上蓋通過固定裝置連接，所述滲透池底座和滲透池上蓋均為一側帶有凹槽的平板且凹槽相對扣合，凹槽的四周與待測膜材料相貼接，在待測膜材料的兩側形成互不連通的兩個池腔，分別為滲透池底座的樣品氣池腔和滲透池上蓋的測試氣池腔，所述滲透池底座的樣品氣池腔底端兩側分別連通貫穿滲透池底座的氣體管路，所述滲透池上蓋的測試氣池腔底端兩側分別連通貫穿滲透池上蓋的氣體管路，其特征在于所述樣品氣池腔和測試氣池腔均呈窄條狀（測試氣池腔，長1mm-300mm，寬0.2mm-5mm，高0.2mm-5mm，樣品氣池腔，長1mm-300mm，寬0.2mm-5mm，高1mm-30mm）且樣品氣池腔和測試氣池腔兩側的氣體管路均設在凹槽的底端最邊緣，使透過的氣體全部吹進，減少死體積，出峰尖銳。

所述滲透池底座和滲透池上蓋之間設置的密封墊優選為硅橡膠密封圈。