在我们的合同测试实验室中，经常有人问我们：“OTR、WVTR 或 CO2TR 测试应使用什么温度？”这个问题很难回答，因为温度与测量的传输速率值直接相关。虽然模仿给定薄膜或包装的预期环境条件对于许多客户来说可能是一个很好的开始，但这些数据仅说明了部分情况。
当我们考虑渗透以及气体如何通过聚合物样品扩散时，重要的是要了解较高的温度会增加聚合物样品的“能量”。在系统内，渗透分子移动（或扩散）得更快。更简单地说，传输速率随着温度的升高而增加。
温度对传输速率的影响有多大？
根据经验，温度每升高 10°C，传输率就会增加一倍。实际的关系是独特的，并且会根据感兴趣的聚合物和渗透物而略有变化。下面是在逐渐升高的温度（从 20°C 到 80°C）下分析的聚合物的透射率图。
通过绘制这种关系图，我们可以估计其他温度下的传输率。然而，这种关系的弯曲性质使得准确预测传输速率变得困难。正如自然界中其他反应常见的那样，该温度和传输速率数据遵循阿伦尼乌斯关系。如果数据显示一条直线，则使用阿伦尼乌斯图（lnTR 与 1/Temp K）绘制数据图可能是一个强大的预测工具。当这种情况发生时，使用直线的线性方程，可以计算其他温度的 OTR。
阿累尼乌斯图可以很好地确定研究数据范围内的传输率值。我们还看到客户在推断较低（冷冻或干冰）温度条件时使用计算出的传输速率值。
但是，如果外推到更高的温度，则必须考虑材料的
玻璃化转变温度，它会改变渗透气体的扩散速率及其阿累尼乌斯关系。作为示例，下图包括相同材料的其他更高温度 OTR 结果，最高可达 120°C。
对阿累尼乌斯图的仔细审查表明，材料的透射率/温度关系确实发生了变化。高温值的新斜率表明了这一点。
上述数据证实，当估计低于材料玻璃化转变温度的透射率时，阿累尼乌斯图效果最佳。
有趣的是，我们可能会考虑样品的阻隔性能是否受到玻璃化转变温度以上温度升高的影响。 120℃下的测试完成后，温度降至40℃，然后降至30℃，再次收集OTR。
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温度
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预热 OTR cc/(m2 x 天)
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后加热 OTR cc/(m2 x 天)
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40C
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19.5
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22.8
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30C
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12.9
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15.4
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该测试表明，该材料的 OTR 阻隔性能确实会随着玻璃化转变点的变化而改变。然而，变化并不剧烈，材料恢复得很好。
温度与传输速率预测模型的关键考虑因素
为了了解温度对给定材料的影响，在几个不同温度下执行连续测试非常有用。一旦理解了这种关系，阿伦尼乌斯图数据就有助于计算在运输和配送过程中可能发生的更剧烈温度下的传输率。
当温度超过材料的玻璃化转变温度时，阿累尼乌斯图变得更加有限。有些材料，例如上面的案例研究，如果加热到这个水平，可能会受到影响。对于品牌所有者和代加工商来说，理解这一点可能很重要，特别是对于有高温储存风险的产品。
OTR、WVTR 或 CO2TR 测试应使用什么温度？
尽管每个客户和材料都是独一无二的，但以下指南是一个很好的起点。
对于对氧气和湿度敏感的产品：最佳保质期估算由实际温度和湿度存储条件下的传输速率数据确定。根据产品的用途，这可能是冷藏、环境温度或热仓库。
要了解极端温度范围内的 TR 结果：当所需数据超出渗透分析仪的温度限制时，可以通过一系列连续温度测试生成阿伦尼乌斯图，以估计所需的转变率在低温或高温下。在材料的玻璃化转变温度以上，该数据变得不太可靠。
将潜在的新包装材料与对照材料进行比较：最有用的数据是通过在相同的测试环境下对材料进行头对头测试来创建的。
常见行业测试条件
以下是 OTR、WVTR 和 CO2TR 的常见行业测试条件，其中最常看到引用的传输速率规格。
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温度
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测试气体相对湿度
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载气 RH
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氧
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23°C
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干燥 (0%)
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干燥 (0%)
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23°C
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50%
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50%
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23°C
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50%
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干燥 (0%)
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水蒸气
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37.8°C
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100%
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干燥 (0%)
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23°C
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50%
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干燥 (0%)
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二氧化碳
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23°C
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干燥 (0%)
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干燥 (0%)
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最终，我们的客户确定最适合其项目需求的温度。