[發明專利]一種快速、同時測定生物質材料水分擴散性和透濕性的方法

在審

• 申請號: 201810762452.1
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN108918381A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 詹天翼;呂超;孫峰澤;王皖皓;王子衡;何倩;張耀麗;丁濤;盧曉寧
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N5/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 王玉;董建林

本發明公開一種快速、同時測定生物質材料水分擴散性和透濕性的方法，從生物質材料的任一切面切出薄片，并計算出薄片的截面積和體積；將薄片置于動態蒸汽吸附儀的托盤上，在濕度為0%的條件下干燥至絕干，獲得絕干質量m₀，在任一濕度下，記錄薄片在t時間內的質量m_s的變化，以及最終達到的平衡質量m_e；將薄片放置于擴散池的墊圈之間，在擴散池中放入干燥劑；然后一并置于動態蒸汽吸附儀的托盤上，干燥至絕干，在與之前相同的任一濕度下記錄薄片和干燥劑在t時間內的總質量變化m_t；最后將所得數據代入公式分別計算水分擴散系數和水蒸氣通量。本發明的測定方法，耗時短，拓寬了測試的溫、濕度范圍，能快速、同時測定生物質材料的水分擴散性和透濕性。

技術領域

本發明屬于生物質材料物理性能領域，具體涉及一種快速、同時測定生物質材料水分擴散性和透濕性的方法。

背景技術

生物質材料(木材、竹材、藤、棕櫚、秸稈等)在建筑、物流運輸、包裝等領域均有廣泛應用。在使用過程中，生物質材料當中含有的水分會隨著空氣相對濕度的變化而變化，這是因為組成生物質材料的化學成分中含有羥基等活性基團，會與空氣中的水蒸汽進行結合。此外，生物質材料還是一種毛細管多孔體材料，水分進入到生物質材料內部后，會沿著不同孔徑的毛細管以不同速度進行移動。水分在生物質材料孔隙中的移動現象稱為擴散性和透濕性。因此，研究清楚生物質材料的水分擴散性及透濕性，對于制品的尺寸穩定性、力學性能及耐久性具有重要意義。

現階段研究生物質材料的水分透濕性沒有專門的標準，主要借鑒標準ASTM E96/E96M–2005《Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials》進行，但該標準中規定的試件尺寸半徑需7.2cm，溫度范圍約為23～38℃，而且測試時間往往需要8～10天。現有技術中，有些無法控制測量環境的溫度，有些只能單一測量透濕性或水分擴散性，無法做到二者的同時測量。快速、穩定、同時測量生物質材料的水分擴散性和透濕性對于全面評價生物質材料墻體、生物質薄膜、生物質托盤的水分傳遞特性具有重要意義。

發明內容

本發明提供了一種快速、同時測定生物質材料水分擴散性和透濕性的方法，克服了現有技術的缺陷，達到了耗時短，拓寬了測試的溫、濕度范圍，快速、穩定、同時測量生物質材料的水分擴散性和透濕性的有益效果。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種快速、同時測定生物質材料水分擴散性和透濕性的方法，包括以下步驟：

步驟一，從生物質材料的任一切面切出薄片，并計算相應的生物質薄片的截面積A和體積V；

步驟二，將步驟一中的生物質薄片置于動態蒸汽吸附儀的托盤上，在濕度為0％的條件下干燥至絕干，獲得絕干質量m₀，之后在濕度為0～95％的任一濕度下進行等溫吸附測試，記錄薄片在t時間內的質量變化，記為m_s，以及最終達到的平衡質量m_e；

步驟三，將步驟二中的生物質薄片放置于擴散池的兩層墊圈之間，在擴散池中放入干燥劑；

步驟四，將步驟三中的擴散池置于動態蒸汽吸附儀的托盤上，在濕度為0％的條件下干燥至絕干，之后將濕度調整至與步驟二中的任一濕度相同，記錄生物質薄片和干燥劑在t時間內的總質量變化m_t；

步驟五，根據生物質薄片的面積A和體積V，步驟二和步驟四中的質量數據m₀、m_s、m_e和m_t，以及測試時間t，采用下列式(1)和式(2)分別計算水分擴散系數D和水蒸氣通量F：