國家推薦標(biāo)準(zhǔn)《塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測定第4部分：氣

相色譜法》編制說明(征求意見稿)

一、工作簡況

1.任務(wù)來源

根據(jù)《國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會關(guān)于下達(dá)2023年第四批推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)計劃及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外文版計

劃的通知》（國標(biāo)委發(fā)[2023]63號)，計劃編號20232041-T-607,項目名稱“塑料薄膜和薄片水蒸氣

透過率的測定第4部分：氣相色譜法”國家標(biāo)準(zhǔn)制定。負(fù)責(zé)起草單位：浙江省產(chǎn)品質(zhì)量安全科學(xué)研

究院、紹興市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測院、廣州標(biāo)際包裝設(shè)備有限公司等，本標(biāo)準(zhǔn)制定工作周期為2023年

12月至2025年4月。本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)歸口單位為全國塑料制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC48），執(zhí)行

單位全國塑料日用品分技術(shù)委員會（TC48/SC1）。

2.背景

目前，國內(nèi)外塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測定方法主要分為稱重法、傳感器法、氣相色譜/

質(zhì)譜法、鈣腐蝕法四大類。其中第一類稱重法因透濕杯的增減不同可分為增重法和減重法；第二類

傳感器法主要包括電解傳感器法、濕度傳感器法、紅外傳感器法；第三類包括氣相色譜法和大氣壓

離子質(zhì)譜法；第四類是鈣腐蝕法。不同測試方法的測試原理雖不相同，但都是通過規(guī)定條件下，對

透過試樣的水蒸氣的質(zhì)量進(jìn)行測量實現(xiàn)的；其中對水蒸氣的測量分為絕對定量和相對定量兩種，其

中杯式法、稱重法和鈣腐蝕法測得的是水蒸氣的絕對質(zhì)量；而其它方法，由于涉及到采樣體積與總

容積的轉(zhuǎn)換，除能確定總?cè)莘e外，一般會采用標(biāo)準(zhǔn)膜的參考值，屬于相對定量；實際上，總?cè)莘e的

確定是方法制定的難點，如果要在密封狀態(tài)下收集氣體，往往需要用到真空泵；而大氣壓差會導(dǎo)致

待測試樣變形，又需要安裝支撐物，一旦有了支撐物，又產(chǎn)生了實際容積難以計算和水蒸氣阻隔淤

滯的問題。

本次制定的國家標(biāo)準(zhǔn)“塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測定第4部分：氣相色譜法”來源于ISO

15106-4：2008。ISO15106是水蒸氣透過率測試系列標(biāo)準(zhǔn)，該系列目前共發(fā)布了7個方法，其中，

方法1、2、3、5、7已經(jīng)轉(zhuǎn)化成國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，分別是GB/T30412-2013、GB/T26253-2010、GB/T

21529-2008、GB/T43019.5-2023、GB/T43019.7-2023。

國內(nèi)除上述五種水蒸氣透過率的方法標(biāo)準(zhǔn)外，還有GB/T1037-2021《塑料薄膜與薄片水蒸氣

透過性能的測定杯式增重與減重法》。

另外，國家醫(yī)藥包裝行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YBB00092003-2015《水蒸氣透過量測定法》也規(guī)定了一系列方法，

其中包括杯式法、稱重法、電解傳感器法和紅外檢測器法；其原理和方法與ISO15106系列方法對

應(yīng)的方法大致相同，見表1。

表1國際、國內(nèi)水蒸氣透過率標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)關(guān)系

國際標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)方法

1ISO15106-1：2003GB/T30412-2013濕度傳感器法

2ISO15106-2：2003GB/T26253-2010紅外檢測器法

3ISO15106-3：2003GB/T21529-2008電解探測傳感器法

4ISO15106-4：2008尚未轉(zhuǎn)化氣相色譜檢測傳感器法

5ISO15106-5：2015GB/T43019.5-2023壓力傳感器法

6ISO15106-6：2015尚未轉(zhuǎn)化大氣壓離子質(zhì)譜法

7ISO15106-7：2015GB/T43019.7-2023鈣腐蝕法

8ASTME96-1980（美國）GB/T1037-2021杯式增重與減重法

杯式法、稱重法、電解傳感

9/YBB00092003-2015

器法和紅外檢測器法

需要測定的塑料薄膜和薄片試樣，對水的阻隔性能要求不同；一般而言，不同試樣要求的水蒸

氣透過率跨度在10-6~103g/(m2·24h)之間；通常，食品包裝、藥品包裝材料對水的阻隔性要求不是

特別高，水蒸氣透過率在10-2~101g/(m2·24h)之間；電子元器件、太陽能電池、液晶顯示器、發(fā)光

二極管等的封裝材料對水的阻隔性要求較高，通常在10-4~10-1g/(m2·24h)之間；有機(jī)電致發(fā)光器件

對水的阻隔性要求最高，為了保證產(chǎn)品的發(fā)光效率并延長其使用壽命，器件在封裝時一定要隔絕氧

和水，其封裝材料的水蒸氣透過率通常在10-6~10-4g/(m2·24h)之間，且越低越好。例如對于水蒸氣

極其敏感的有機(jī)發(fā)光二極管，則要求封裝材料的水蒸氣透過率不超過10-6g/(m2·24h)。因此，本文

件文本將ISO15106-4：2008進(jìn)行研究轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步豐富國內(nèi)阻隔性檢測標(biāo)準(zhǔn)的方法種類，與已有的

杯式法、紅外傳感器法、電解傳感器法、濕度傳感器法、鈣腐蝕法等水蒸氣透過性測試方法形成綜合

體系，為不同特性的塑料薄膜和片材在不同應(yīng)用條件下的透濕性評價提供更多選擇。針對不同數(shù)量級

的水蒸氣透過率，可以選擇采用上述對應(yīng)方法測量不同的材料。

3、主要工作過程

1）起草階段

計劃啟動后，主要起草單位中孚檢測服務(wù)（河北）有限公司做了大量的調(diào)研工作，同時廣泛搜集

和檢索了國內(nèi)外相關(guān)塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率測試方法的資料，并進(jìn)行了大量的研究分析、資料

查證工作，翻譯出標(biāo)準(zhǔn)草案初稿。2024年4月12日，在全國塑料制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會塑料制品分

技術(shù)委員會（以下簡稱“標(biāo)委會”）的組織下，在石家莊召開了有國家環(huán)保產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心、

國家包裝產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心（大連）、紹興質(zhì)檢院、南思克測試技術(shù)有限公司、孚禾儀器科技（上

2

海）有限公司等單位20余人參加的國家標(biāo)準(zhǔn)“塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率的測定第4部分：氣相

色譜法”（以下簡稱“氣相色譜法”）首次工作會議，會上成立了以中孚檢測服務(wù)（河北）有限公司

為組長單位的標(biāo)準(zhǔn)起草工作組。會議介紹了該標(biāo)準(zhǔn)制定的現(xiàn)狀、發(fā)展及應(yīng)用情況。標(biāo)委會秘書處對國

家標(biāo)準(zhǔn)起草工作的規(guī)范性要求進(jìn)行了講解。會議還確定了標(biāo)準(zhǔn)起草工作的計劃、進(jìn)度及分工協(xié)作的工

作方案，對牽頭單位等翻譯的初稿、氣相色譜法設(shè)備開發(fā)方案和數(shù)據(jù)可靠性驗證方案進(jìn)行了討論。為

維持國際貿(mào)易的便利性，降低對外交流的障礙，同時也遵循我國標(biāo)準(zhǔn)長遠(yuǎn)發(fā)展的基本原則，確定我國

對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)等同采用ISO15106-4：2008。工作組將圍繞氣相色譜法設(shè)備和檢測數(shù)據(jù)可靠性驗證等工作

展開。

根據(jù)進(jìn)度安排，查閱了國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)資料與檢測設(shè)備檢定規(guī)程，綜合調(diào)研相關(guān)行業(yè)的包裝材料

性能數(shù)據(jù)及檢測需求，以ISO15106-4：2008《塑料—薄膜和薄片—水蒸氣透過率的測定—第4部分：

氣相色譜檢測傳感器法》該標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，進(jìn)行各類樣品的初步試驗驗證工作，在上述工作的基礎(chǔ)上于

2024年7月30日編制完成“氣相色譜法”標(biāo)準(zhǔn)草案討論稿；2024年8月8日召開線上標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)討論

會，逐條進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)文本技術(shù)內(nèi)容的討論，完善文本的邏輯性與層次性，并結(jié)合驗證試驗分析，于2024

年8月16日進(jìn)一步形成標(biāo)準(zhǔn)文本與編制說明的征求意見稿，提交標(biāo)委會。

2）征求意見階段

經(jīng)標(biāo)委會秘書處審核后，2024年8月26日上傳國標(biāo)委網(wǎng)站上公開征求意見，同時發(fā)函向委員單

位、檢驗機(jī)構(gòu)、科研院所、應(yīng)用單位、有代表性的利益方等開展廣泛征求意見。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容

2.1.標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)的編制符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原則，本著先進(jìn)性、科學(xué)性、合理性和可操作性的原則以及標(biāo)準(zhǔn)的

目標(biāo)、統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性和規(guī)范性原則進(jìn)行本標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，與相關(guān)法規(guī)、政策無

沖突。

本標(biāo)準(zhǔn)起草過程按照GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)

則》和GB/T1.2－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第2部分：以ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)化文件為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化文件起

草規(guī)則》的規(guī)定和要求編寫，等同采用ISO15106-4：2008PLastics-FiLmandsheeting-Determination

ofwatervapoμrtransmissionrate-Part4:Gas-chromatographicdetectionsensormethod《塑

料-薄膜和片材水蒸氣透過率的測定第4部分：氣相色譜檢測傳感器的方法》。

3

2.2.標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

2.2.1范圍

本文件文件規(guī)定了采用氣相色譜法測定塑料薄膜和薄板、多層塑料復(fù)合膜的水蒸氣透過率的方法。

該方法因采用氣相色譜法，靈敏度高，檢出限低，準(zhǔn)確性和重復(fù)性高，檢測速率高。該方法檢出限可

達(dá)10-3~102g/(m2·24h)，低于杯式法、電解探測傳感器法、濕度傳感器法等其他方法；在樣品制備

和前處理階段操作簡單，因而具有更佳的準(zhǔn)確性和重復(fù)性；其熱導(dǎo)池檢測器（TCD）用來分析微量水分

相當(dāng)靈敏快速，與傳統(tǒng)的杯式法相比較，具有準(zhǔn)確快速的優(yōu)點。

2.2.2原理

參照ISO15106-4：2008國際標(biāo)準(zhǔn)，本方法的原理是：測量一段時間內(nèi)，由濕室穿透試樣到達(dá)干

燥室的水蒸氣的質(zhì)量，再除以透過時間和透過面積，從而得到被測試樣的水蒸氣透過率。其中濕室的

溫度和相對濕度控制在指定水平；其中干燥室連接真空泵，用于抽干空白水分，以及將待測水蒸氣和

載氣吸入取樣回路中；其中水蒸氣的檢測方法為氣相色譜法。

2.2.3試樣要求

試樣應(yīng)為具有代表性的透明塑料薄膜或薄片，無褶皺、折痕和針孔，厚度均勻。除非另有規(guī)定，

根據(jù)GB/T6672在三個等距點確定每個樣品的厚度。每個試樣的面積應(yīng)大于測試時滲透腔的面積。一

般每組取3個試樣測試。對于某些產(chǎn)品，測試3個以上試樣結(jié)果會更具代表性。

2.2.4試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)

將根據(jù)GB/T6672規(guī)定確定厚度的試樣，應(yīng)在與測試條件相同的溫度和濕度條件下，進(jìn)行調(diào)節(jié)。

為促使樣品在測試環(huán)境中，盡快達(dá)到水蒸氣透過的穩(wěn)定狀態(tài)，推薦直接在檢測設(shè)備上，按測試的溫濕

度，在真空泵工作閥門二打開狀態(tài)條件下對試樣進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時長（0.5-4）h（或打開真空泵，

同時打開閥門一和閥門二，一段時間后，再同時關(guān)閉閥門一和閥門二，進(jìn)行氣相檢測，如果重復(fù)開關(guān)

閥門并測量3次，發(fā)現(xiàn)水蒸氣的氣相色譜峰面積達(dá)到穩(wěn)定，峰面積相對變化≤5%，說明狀態(tài)調(diào)節(jié)完成）；

2.2.5儀器

濕度控制器（水箱）：含蒸餾水或去離子水的濕度控制器與濕室連接，水蒸氣發(fā)生器中的水溫要

保證透過腔中的溫度在±0.2℃范圍內(nèi)。通過氣體流量控制器的氣體需要經(jīng)過此濕度控制器供給。氣體

在水蒸氣發(fā)生器中生成氣泡，并在此溫度下達(dá)到飽和；

氣體流量控制器：氣體流量控制器應(yīng)能以恒定的速度將氣體流量保持在濕度控制器上，推薦的流

量在5mL/min和100mL/min之間；

透過腔：透過腔由一個濕室和一個干燥室組成。濕室應(yīng)有水蒸氣入口；干燥室應(yīng)通過取樣回路連

接到氣相色譜上，與樣品接觸的傳輸單元的表面應(yīng)光滑平整，以免發(fā)生泄漏。傳輸區(qū)域為0.5cm2到

4

100cm2。腔的溫度應(yīng)控制在±0.5℃，管路系統(tǒng)應(yīng)保持在高于濕度控制器的溫度，以防止水蒸氣凝結(jié)；

水蒸氣透過率標(biāo)準(zhǔn)膜：標(biāo)稱的水蒸氣透過率數(shù)量級分別為：10-3、10-1、100、101g/(㎡·24h)；在

本文件轉(zhuǎn)化的方法驗證中，選擇其中一張WVTR的數(shù)量級在101g/(㎡·24h)的標(biāo)準(zhǔn)膜用以計算k值；

另3種規(guī)格（10-3、10-1、100）的標(biāo)準(zhǔn)膜用于方法驗證；

真空泵：真空泵應(yīng)能在干燥室中產(chǎn)生真空度低于10Pa（0.075mmHg）；

氣相色譜儀：氣相色譜儀可以測量載氣中水蒸氣的質(zhì)量，其精度至少為0.05μg；該參數(shù)可通過

建立“水蒸氣（質(zhì)量）~峰面積”標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行驗證：保證在“0.2~30μg水蒸氣”的范圍內(nèi)，檢驗

值和進(jìn)氣量的偏差不高于0.05μg；本文件轉(zhuǎn)換的方法做驗證時，選用的氣相色譜儀為700MicroGC

（ModuLe）微型氣相色譜儀，進(jìn)樣口內(nèi)置1000μL（規(guī)格可選）定量環(huán)，色譜柱型號：PLOT-U，檢測

器類型：μTCD；

2.2.6試驗步驟

該部分內(nèi)容參照ISO15106-4：2008國際標(biāo)準(zhǔn)，基于該標(biāo)準(zhǔn)文本前述的方法原理，對采用氣相色

譜法測定水蒸氣透過率的儀器的試驗步驟進(jìn)行了規(guī)定，組裝測量裝置，如圖1所示：

圖1氣相色譜法水蒸氣透過率測量設(shè)備示例圖

標(biāo)引序號說明：

1——待測試樣；

2——透過腔；

3——濕室；

4——干燥室（填充疏水濾紙）；

5——氣體供給；

6——氣體控制器；

7——濕度控制器（水箱）；

5

8——取樣回路；

9——氣相色譜儀；

10——數(shù)據(jù)處理終端；

11——真空泵；

12——氣相色譜載氣入口；

13——氣體排氣口；

14——載氣排氣口；

15——開關(guān)閥門一；

16——開關(guān)閥門二；

在設(shè)計、搭建測量裝置時，應(yīng)已經(jīng)注意到：透過倉預(yù)留的透過面積、干燥室+采樣回路的凈容積、

采樣回路的容積（或氣相色譜儀定量環(huán)的容積規(guī)格）；根據(jù)試樣阻隔性能不同，建議搭配不同規(guī)格的

采樣回路，以調(diào)節(jié)k值，保證采樣回路進(jìn)入氣相色譜的水蒸氣的質(zhì)量在0.2～30μg之間。預(yù)估k值時，

如使用載氣吹入法，選用采樣回路的容積；如使用定量環(huán)進(jìn)樣，則選用定量環(huán)的標(biāo)稱規(guī)格；

2.2.7測試條件：

a）測試條件遵循表1中所示（本文件轉(zhuǎn)化的方法進(jìn)行驗證時，所采用的測試條件是“3”：溫度（38

±0.5）℃，濕室相對濕度90%±2%，干燥室相對濕度0%）。

表1測試條件的選擇

測試條件的設(shè)定溫度℃濕室中的相對濕度%干燥室中的相對濕度%

125±0.590±20

238±0.590±20

338±0.590±20

440±0.585±20

523±0.575±20

其他測試條件，如GB/T2918中規(guī)定的測試條件，應(yīng)經(jīng)由相關(guān)方同意。

b)建立“水的質(zhì)量-峰面積”標(biāo)準(zhǔn)曲線；

參照ISO15106-4：2008國際標(biāo)準(zhǔn)，使用水的醇溶液建立標(biāo)準(zhǔn)曲線；因為甲醇與水沒有共沸現(xiàn)象，

可以獲得純度在99.99%的無水甲醇；本文件推薦使用99.99%的甲醇為溶劑，用來配置濃度（質(zhì)量濃度）

呈梯度的一系列”水~甲醇溶液；由于氣相色譜儀不同，有氣相色譜儀可以使用液體進(jìn)樣，有的沒有

進(jìn)樣口汽化設(shè)備；本文件驗證采用液體進(jìn)樣氣化的方式。

c)設(shè)置氣相色譜儀參數(shù)：測量參數(shù)：載氣He，柱頭壓20PSI，柱箱溫度120℃；開機(jī)后穩(wěn)定時長不

少于0.5h；

d)可使用梯度的水的甲醇溶液，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線；針對進(jìn)樣口有液體汽化器的氣相色譜儀，建議使用色

譜純（含水量≤0.01%）的甲醇和純化水，按下表2配置標(biāo)準(zhǔn)溶液：

6

表2定標(biāo)溶液（液體進(jìn)樣器）的配置

試樣編號水甲醇水蒸氣質(zhì)量備注

00g精確定容至1L；空白氣相進(jìn)樣量1μL

10.2g精確定容至1L；0.2μg氣相進(jìn)樣量1μL

20.5g精確定容至1L；0.5μg氣相進(jìn)樣量1μL

30.8g精確定容至1L；0.8μg氣相進(jìn)樣量1μL

41g精確定容至1L；1μg氣相進(jìn)樣量1μL

52g精確定容至1L；2μg氣相進(jìn)樣量1μL

64g精確定容至1L；4μg氣相進(jìn)樣量1μL

76g精確定容至1L；6μg氣相進(jìn)樣量1μL

88g精確定容至1L；8μg氣相進(jìn)樣量1μL

910g精確定容至1L；10μg氣相進(jìn)樣量1μL

1020g精確定容至1L；20μg氣相進(jìn)樣量1μL

1130g精確定容至1L；30μg氣相進(jìn)樣量1μL

1250g精確定容至1L；50μg氣相進(jìn)樣量1μL

使用定標(biāo)溶液的濃度值和峰面積，扣除甲醇溶劑空白樣品，建立“水質(zhì)量-峰面積”標(biāo)準(zhǔn)曲線；

2.2.8水蒸氣滲透測試

a)將與氣體測試腔內(nèi)透過區(qū)域相同大小的疏水濾紙（圖1中的4）鋪在干燥室的底部；這是一種由聚

四氟乙烯（PTFE）制成的疏水濾紙，用來支撐樣品膜，保證整個試樣區(qū)域的水蒸氣傳遞。建議疏水濾

紙的厚度與干燥器的深度相同；

b)在透過倉的上下倉連接部分的平邊上涂一層薄的、均勻的真空油脂，并將試樣安裝在干燥室上，避

免發(fā)生折痕或松弛。

c)將橡膠密封圈放置在試件上，然后將其安裝在測試倉的上部，用均勻的壓力夾住上下兩個腔室，使

樣品完全密封。

d)啟動真空泵，將所有空氣從干燥室中排出，這里需要注意，因為所用的時間完全取決于試樣的滲透

性。

e)通過濕度控制器將水蒸氣引入濕室，使?jié)袷冶３衷诤愣ǖ臏囟?、濕度下，結(jié)合真空泵作用下，水蒸

氣從濕室滲透到干燥室。

f)通過關(guān)閉閥門2（圖1中的16），開始收集采樣回路（圖1中的8）中穿過樣品的水蒸氣，經(jīng)過預(yù)

定的時間t，關(guān)閉閥門1（圖1中的15），并用載氣將積累的水蒸氣進(jìn)樣吹到氣相色譜儀；用步驟

“3.2.7”得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算采樣回路中累積的水汽量。

建議載氣的純度大于99.99%；

g)重復(fù)步驟2.8.4.4，2.8.4.5，2.8.4.6，直到連續(xù)的測量表明樣品的滲透的水蒸氣的量達(dá)到了穩(wěn)定

狀。在時間t期間通過試樣滲透的水蒸氣量變化保持在±5%之內(nèi)。

h)測量空白：在穩(wěn)定狀態(tài)下，同時關(guān)閉閥門1和閥門2，用載氣將管道內(nèi)存留的水蒸氣吹到氣相色譜

儀并檢測，計算采樣回路中的空白水汽量?？瞻走\行可在測量樣品前后進(jìn)行，條件是已經(jīng)達(dá)到了穩(wěn)定

態(tài)；

2.2.9計算k值

7

根據(jù)《ISO15106-4：2008》的建議：“k的值取決于儀器的種類和人工設(shè)定”。k值是采樣回路

體積與干腔總體積的轉(zhuǎn)換系數(shù)，本文件建議用標(biāo)準(zhǔn)薄膜法進(jìn)行k值的校正。

a)使用已知WVTR的標(biāo)準(zhǔn)膜作為試樣，按照步驟“2.8.4”的方法，進(jìn)行操作；測量≥10次；

b)求k，計算公式如下：

WVTR標(biāo)稱：標(biāo)準(zhǔn)樣膜水蒸氣透過率的標(biāo)稱值，g/(㎡·24h);

t:收集水蒸氣的時間，h；

A:樣滲透面積，m2；

m水蒸氣，平均：多次測量膜水蒸氣透過率的平均值，g/(㎡·24h)。

c)檢驗，剔除異常值；代入k值檢驗，如果某次檢測值與標(biāo)稱值的差值大于三倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差，剔除異

常值，重新計算k值；

d)得到k值，保留三位有效數(shù)字。

2.2.10結(jié)果計算

使用下面公式計算每個試樣的水蒸氣透過率。

式中

WVTR：樣品的水蒸氣透過率，g/(㎡·24h)；

t：收集透過水蒸氣的時間，h；

mb：空白讀數(shù)，g；

mv：試驗周期內(nèi)收集到水質(zhì)量數(shù)，g；

A：樣滲透面積，m2；

k：干腔總體積與試樣體積的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

注：k的值取決于儀器的種類和人工設(shè)定。

2.2.11測試結(jié)果

試驗結(jié)果以每組試樣的算術(shù)平均值表示，如果數(shù)值小于1，則修約至小數(shù)點第二位，如果大于1，

則修約保留2位有效數(shù)字。

2.2.12試驗報告內(nèi)容

試驗報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：

1)參考本文件；

2)試驗條件；

8

3)使用的設(shè)備名稱；

4)識別被測樣品的所有必要的詳細(xì)說明；

5)試樣制備方法；

6)如有必要，試樣面向水蒸氣透過的一側(cè)；

7)試樣的滲透面積；

8)試樣的平均厚度；

9)被測試樣品的數(shù)量；

10)樣品狀態(tài)調(diào)節(jié)的詳細(xì)說明；

11)試驗結(jié)果；

12)試驗日期。

2.3解決的主要問題

本文件轉(zhuǎn)化的方法是ISO15106規(guī)定的薄膜、薄片水蒸氣透過性測試的系列方法中的一種，主

要起到的作用是進(jìn)一步豐富我國阻隔性檢測標(biāo)準(zhǔn)的方法種類；主要從適用范圍、檢測手法、檢測成

本和檢測效率四方面解決了一些問題：

①檢出限和適用范圍：ISO15106系列國際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化的國家標(biāo)準(zhǔn)，以及其它國家標(biāo)準(zhǔn)、醫(yī)藥包

裝行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，已經(jīng)提供了一系列水蒸氣透過率的檢測方法，其檢測限最低已經(jīng)低至10-6g/(㎡·24h)，

適用量程最高已經(jīng)達(dá)到103g/(㎡·24h)；但是每種方法都有其適用范圍。比如鈣腐蝕法檢測限低至

10-5g/(㎡·24h)，但是不適用中低阻隔（≥10-1）的試樣；而杯式法僅適用于低阻隔材料；本文件轉(zhuǎn)

化的方法，氣相色譜法的適用范圍在10-3g/(㎡·24h)~102g/(㎡·24h)，該區(qū)間已經(jīng)囊括了常見的高

中低阻隔材料，其中包括了一般的電子電器專用的高阻隔包裝材料；從檢測限和使用范圍來看，本文

件轉(zhuǎn)化的方法用途十分廣泛；

②檢測手法簡便：本方法除安裝試樣以及密封環(huán)節(jié)，有一定的手工操作外，全程的參數(shù)控制以及

數(shù)據(jù)處理，都是電子化的，極易上手；從狀態(tài)調(diào)節(jié)到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，均操控儀器設(shè)備進(jìn)行，減少手工

操作和人工判斷失誤，增加重復(fù)性和準(zhǔn)確度；該方法讀取的結(jié)果是水蒸氣的峰面積，屬于直接結(jié)果，

對比鈣腐蝕法，其面積變化需要通過顯微鏡來觀察，其面積或電導(dǎo)率的變化與水蒸氣的質(zhì)量的關(guān)系，

需要用校正函數(shù)來進(jìn)行校正，操作復(fù)雜且不是一手值；

③檢測成本：本文件轉(zhuǎn)化的氣相色譜法在10-3~10-1g/(㎡·24h)范圍內(nèi)，相比其它方法成本低很

多；壓力傳感器法要求高精度的壓力傳感器以及高真空度的真空泵；紅外傳感器法需要99.999%的

高純載氣；而大氣壓離子質(zhì)譜法的設(shè)備相當(dāng)昂貴；

④檢測周期短，從試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)完畢到檢測完成，與其他方法相比時間要短不少，特別是應(yīng)

用于高阻隔和超高阻隔（10-3）樣品檢測時。

⑤氣相色譜法精密度高，重復(fù)性好。

三、主要試驗(或驗證)情況

本文件起草小組廣泛吸納具有權(quán)威檢驗?zāi)芰Φ南嚓P(guān)機(jī)構(gòu)和企業(yè)參加驗證工作，積極聽取各方意見

建議。為充分驗證該標(biāo)準(zhǔn)文本中測試方法的重復(fù)性、可行性與實用性，工作組用基于不同原理的杯式

9

法和紅外傳感器法水蒸氣透過率測試儀和氣相色譜法進(jìn)行了比對，用高中低3種不同阻隔性的標(biāo)準(zhǔn)膜

進(jìn)行驗證。本次驗證試驗過程中，因國內(nèi)的絕大多數(shù)水蒸汽透過率的試驗條件(38.0℃、90%RH)與本文

件規(guī)定的條件3(38.0℃、90%RH)相同，因此選擇了38.0℃、90%RH試驗條件進(jìn)行不同原理方法的檢測

設(shè)備間對比和標(biāo)準(zhǔn)膜驗證，進(jìn)一步驗證本文件文本規(guī)定的氣相色譜法在水蒸氣透過率測試時的準(zhǔn)確性

與可行性。

因國內(nèi)尚無氣相色譜法測定水蒸氣透過率的測試設(shè)備，而國外相關(guān)儀器的購買渠道也較為閉塞，

為了保證本文件文本規(guī)定測試工作能夠?qū)崿F(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組按照ISO15106-4：2008中對測試設(shè)備

的技術(shù)要求，組建了塑料薄膜和薄片水蒸氣透過率氣相色譜法測試設(shè)備以用于進(jìn)行驗證工作。設(shè)備

主要包含滲透腔、氣相色譜儀、氣體流量控制系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)、真空泵和數(shù)據(jù)處理輸出系統(tǒng)

六部分組成。采用的水蒸氣透過率標(biāo)準(zhǔn)薄膜數(shù)量級為10-3、10-1、100、101；氣相色譜儀為微氣相色譜

工作站（700MicroGC（ModuLe）微型氣相色譜儀，色譜柱型號：PLOT-U，檢測器類型：μTCD）。

3.1定標(biāo)

按照本文件“2.8.3”建立“水的質(zhì)量-峰面積”的方法步驟建立標(biāo)準(zhǔn)曲線；本文件轉(zhuǎn)化的方法，

在驗證時使用了步驟“2.8.3.3”規(guī)定的“定標(biāo)溶液（氣體）法”，按表2配置標(biāo)樣，取樣測試；色譜

圖中，水蒸氣的保留時間在0.476min；

建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線為：

水，=0.001764X0.0011

2

標(biāo)準(zhǔn)偏差σ=0.0337μg；相關(guān)系數(shù)????R????????≥0.999，線性關(guān)系良好；??

使用最小進(jìn)樣量（0.2μg）進(jìn)行準(zhǔn)確性和重復(fù)性驗證，進(jìn)樣量和檢測值的最大偏差小于0.05μg；

說明儀器和方法的精度達(dá)標(biāo)；

水蒸氣質(zhì)量(μg)—峰面積標(biāo)準(zhǔn)曲線

60.000

50.000y=0.0017644648x-0.0011390142

R2=0.9999949394

40.000

）

30.000

20.000

水蒸氣質(zhì)量（ug

10.000

0.000

-5000050001000015000200002500030000

-10.000

水蒸氣峰面積

10

圖2“水（質(zhì)量）—峰面積”標(biāo)準(zhǔn)曲線

表3精密度驗證

精密度驗證

液體進(jìn)水蒸氣質(zhì)扣除空白水蒸氣質(zhì)

試樣水質(zhì)量

甲醇樣量量(μg)-峰面積后的峰面量(μg)-偏差結(jié)論

編號(g)

(μL)進(jìn)樣積檢測

精確定0.023偏差小于0.05μ

1-10.19810.198148.7125.20.221μg

容至1L；μgg，精密度達(dá)標(biāo)

精確定0.018偏差小于0.05μ

1-20.19810.198145.9122.40.216μg

容至1L；μgg，精密度達(dá)標(biāo)

精確定0.021偏差小于0.05μ

1-30.19810.198147.6124.10.219μg

容至1L；μgg，精密度達(dá)標(biāo)

最大偏差＜

空甲醇標(biāo)

0.00010.00023.5-0.05μg，精密

白液--

度達(dá)標(biāo)

3.2k值計算

使用中國食品藥品檢定研究院提供的“低阻隔標(biāo)準(zhǔn)膜（101級）”，校正k值；

表4計算k值用標(biāo)準(zhǔn)樣品

樣品編號樣品結(jié)構(gòu)/型號生產(chǎn)商標(biāo)稱WVTR(38℃，90%RH)

1#低阻隔標(biāo)準(zhǔn)膜中國食品藥品檢定研究院6.97±0.91g/（m2·24h）

按照步驟“2.8.4”提供的方法操作，使用“2.8.5”提供的方法進(jìn)行計算，得到用以方法驗證的設(shè)備的

k值為1.74；狀態(tài)穩(wěn)定后，各項數(shù)據(jù)見表5：

表5計算k值原始數(shù)據(jù)

測試標(biāo)稱WVTR

SSSSmm（μg）t（h）A（m2）

編號g/（m2·24h）

17339.2v52.1b7287.1v?b12.9v?b0.016670.004656.97

27536.553.27483.313.20.016670.004656.97

37285.149.47235.712.80.016670.004656.97

47322.347.57274.812.80.016670.004656.97

57353.746.37307.412.90.016670.004656.97

67620.457.87562.613.30.016670.004656.97

77377.654.27323.412.90.016670.004656.97

87263.736.67227.112.80.016670.004656.97

97361.744.47317.312.90.016670.004656.97

107327.845.87282.012.80.016670.004656.97

117427.249.17378.113.00.016670.004656.97

127410.554.17356.413.00.016670.004656.97

137292.353.47238.912.80.016670.004656.97

11

147494.248.17446.113.10.016670.004656.97

平均--7337.212.9---

計算k值，k=1.74

WVTR標(biāo)稱×A×t

k==1.73846

24×(mm)

3.4試驗驗證機(jī)構(gòu)

v?b

本項目涉及的測試驗證和技術(shù)分析工作由中孚檢測服務(wù)（河北）有限公司、河北省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督

檢驗研究院、國家包裝產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(大連)、濟(jì)南思克測試技術(shù)有限公司、孚禾儀器科技（上

海）有限公司、廣州標(biāo)際包裝設(shè)備有限公司等共同完成。

3.5試驗結(jié)果與分析

3.5.1總體結(jié)果

根據(jù)水蒸氣的阻隔性程度，本次試驗一共驗證了3種標(biāo)準(zhǔn)膜樣品，試驗驗證所用標(biāo)準(zhǔn)膜信息詳見表6。

表6方法驗證選用樣品

樣品標(biāo)稱WVTR(38℃，90%RH)

樣品結(jié)構(gòu)/型號生產(chǎn)商驗證方法

編號g/（m2·24h）

中國食品藥品檢定研

1#中阻隔標(biāo)準(zhǔn)膜2.94±0.54杯試法，紅外法

究院

中國食品藥品檢定研

2#高阻隔標(biāo)準(zhǔn)膜0.18±0.06杯試法，紅外法

究院

X-barrier

3#日本三菱10-3紅外法

S-XB-C2M8

驗證工作采用設(shè)備信息情況詳見表7。

表7驗證用儀器信息表

方法氣相色譜法杯式法紅外傳感器法

儀器型號自組廠家一廠家一廠家二廠家三

表8氣相色譜法水蒸氣透過率試驗結(jié)果[g/(m2·24h)，38.0℃，90%RH]

序號1#2#3#

13.030.2020.00124

22.950.1840.00117

32.960.1960.00138

42.960.1950.00122

52.920.2070.00117

62.940.1880.00095

72.980.2020.00125

83.010.1790.00119

93.030.1910.00134

102.930.1860.00146

113.060.2070.00129

122.960.2090.00118

132.970.1890.00111

12

142.920.2040.00112

平均值2.970.1960.00122

相對標(biāo)準(zhǔn)偏差%1.484.9410.3

最大偏差%4.116.146.0

表9氣相色譜法與薄膜廠家標(biāo)稱水蒸氣透過率比對情況[g/(m2·24h)，38.0℃，90%RH]

樣品號氣相色譜法法廠家標(biāo)稱水蒸氣透過率與廠家標(biāo)準(zhǔn)稱測試結(jié)果

1#2.972.94非常相近

2#0.1960.180非常相近

3#1.22×10-310-3相近

表10不同類型設(shè)備測試水蒸氣透過率的試驗結(jié)果[g/(m2·24h)，38.0℃，90%RH]

杯式法紅外傳感器法與杯式法測與紅外法測

品氣相色

試結(jié)果的相試結(jié)果的相

號譜法廠家一廠家一廠家二廠家三平均值

3對偏差%對偏差%

1#2.973.022.803.012.982.931.66%1.37%

2#0.1960.2140.2010.1860.2160.2018.41%2.49%

3#1.22×10-3不適用1.42×10-31.28×10-31.17×10-31.29×10-3-5.43%

由本次驗證試驗結(jié)果分析，在保證試樣測試單元有良好密封性及測試儀器具有良好穩(wěn)定性的前提

下，并對樣品進(jìn)行了狀態(tài)調(diào)節(jié)(測量條件一致)，在38°C、90%RH試驗條件下，對所有樣品均進(jìn)行了基

于氣相色譜法的水蒸氣透過率測試(詳見表8數(shù)據(jù))。

分析表8結(jié)果，1#和2#驗證樣品氣相色譜法的試驗數(shù)據(jù)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和最大偏差均低于5%，對

于中阻隔和高阻隔樣品的水蒸氣透過率的結(jié)果認(rèn)為非常理想，表明依據(jù)本文件嚴(yán)格進(jìn)行的氣相色譜法

水蒸氣透過率測試的數(shù)據(jù)平行性較好。3#驗證樣品的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為10.3%，在超高阻隔樣品的測量

中，該精度認(rèn)為比較理想；

分析表9結(jié)果，1#、2#和3#樣品，與標(biāo)準(zhǔn)膜的標(biāo)稱值進(jìn)行比較，所有的結(jié)果均與標(biāo)準(zhǔn)膜的標(biāo)稱值

非常接近，完全落入標(biāo)準(zhǔn)膜標(biāo)稱值的偏差范圍；

分析表10結(jié)果，使用基于其它原理方法（杯式法、紅外傳感器法）的進(jìn)行了驗證；1#樣品與杯式

方法的偏差為1.66%，與紅外法相比較偏差為1.37%；2#樣品與杯式方法的偏差為8.41%，與紅外法相

比較偏差為2.49%；3#與紅外法的結(jié)果相對偏差為5.43%。針對低水蒸汽透過量的超高阻隔材料由于試

驗原理、試樣封裝的密封性、試驗平衡時間、測試過程的偶然性等影響，本文件起草組認(rèn)為該相對偏

差為合理范圍內(nèi)。

綜合上述測試數(shù)據(jù)與分析，氣相色譜法在水蒸氣透過率在10-3~101g/(m2·24h)區(qū)間的材料，有良

13

好的適應(yīng)性，有適當(dāng)?shù)臋z測限、足夠的準(zhǔn)確性和精密度；對目前其他水蒸氣透過性測試方法具有互補(bǔ)

的效果，進(jìn)一步豐富了水蒸氣透過性測試方法可選性。

3.5.21#樣品驗證試驗數(shù)據(jù)

表111#樣品驗證

測試mmWVTR

SSSSt（h）A（㎡）

編號（μg）g/（m2·24h）

v?b

19598.5v35.3b9563.2v?b16.90.050.004653.03

29344.633.89310.816.40.050.004652.95

39380.538.29342.316.50.050.004652.96

49376.834.59342.316.50.050.004652.96

59254.338.29216.116.30.050.004652.92

69313.434.29279.216.40.050.004652.94

79441.836.39405.516.60.050.004652.98

89543.643.59500.116.80.050.004653.01

99595.832.69563.216.90.050.004653.03

109278.931.29247.716.30.050.004652.93

119691.133.19658.017.00.050.004653.06

129380.538.29342.316.50.050.004652.96

13941440.19373.916.50.050.004652.97

149257.741.69216.116.30.050.004652.92

平均-36.5-16.6--2.97

按式1計算每個樣品的水蒸氣透過率

式中：

WVTR——樣品的水蒸氣透過率,單位為g/(㎡·24h)

t——收集水蒸氣的時間，單位是h

mb——空白讀數(shù)，單位是μg

mv——試驗周期內(nèi)收集到水質(zhì)量數(shù)，單位是μg

A——樣滲透面積，單位為㎡

k——干腔總體積與試樣體積的轉(zhuǎn)換系數(shù)

注：k的值取決于儀器的種類和人工設(shè)定

通過計算，即可得到1#樣品的水蒸氣透過率，14次重復(fù)測量，平均結(jié)果為2.97g/(m2·24h)，最大

偏差為0.12g/(m2·24h)，最大偏差為4.1%；與標(biāo)準(zhǔn)膜的