ISO 15105-22025 塑料制品；薄膜和薄片-气体传输速率的测定第2部分等压法标准立项发展报告

文档标题：塑料制品薄膜和薄片——气体传输速率的测定第2部分:等压法标准立项发展报告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:Plastics—Filmandsheeting—Determinationofgas-transmissionrate—Part2:Equal-pressuremethod摘要随着塑料包装、电子显示、新能源及医疗器械等行业的快速发展，对塑料薄膜与薄片的气体阻隔性能提出了日益严苛的要求。气体传输速率（GasTransmissionRate,GTR）作为衡量材料阻隔性能的核心技术指标，其精确、高效的测定方法成为行业关注的焦点。本报告针对国际标准化组织（ISO）发布的ISO15105-2:2025《塑料制品薄膜和薄片——气体传输速率的测定第2部分:等压法》（以下简称“等压法标准”）的立项背景、技术演进及行业应用进行系统梳理。研究背景表明，传统的压差法虽应用广泛，但在模拟真实使用环境（如包装内部高湿度、低温等条件）及快速筛查方面存在局限。基于此，国际标准化组织于2025年11月正式发布了最新版本的等压法标准。本报告详细介绍了该标准的核心技术原理，即采用载气与测试气体在薄膜两侧保持等压状态，通过传感器测量透过气体的浓度变化来直接计算传输速率。报告重点分析了该标准相较于旧版或替代方法的显著优势，包括测试灵敏度高、更接近实际应用条件（如可拓展至水蒸气、氧气、二氧化碳等多种气体）、测试周期显著缩短等。重要结论指出，ISO15105-2:2025的发布不仅统一和规范了全球等压法测试的技术要求、仪器校准和数据处理流程，更是对塑料阻隔材料性能评价体系的重要补充和完善。该标准为先进功能薄膜的研发、产品质量控制以及国际贸易中的技术壁垒消除提供了权威的技术依据，具有显著的工程应用价值和经济效益。关键词：气体传输速率；等压法；塑料薄膜；阻隔性能；ISO15105-2；标准化Keywords:GasTransmissionRate;Equal-PressureMethod;PlasticFilm;BarrierProperties;ISO15105-2;Standardization正文一、引言在材料科学与工程领域，塑料薄膜和薄片因其优异的加工性、柔韧性和成本效益，已成为食品、药品、电子产品、光伏组件及特种工业品不可或缺的包装与保护材料。然而，其固有的气体渗透性，即对周围环境中氧气、二氧化碳、水蒸气等气体分子的阻隔能力，直接决定了被包装产品的货架期、电子元件的使用寿命和真空绝热板的保温效率。因此，准确、可靠地测定塑料薄膜的气体传输速率（GTR），不仅是材料性能评价的核心环节，更是连接材料研发、生产工艺优化与终端应用设计的桥梁。国际标准化组织（ISO）始终致力于建立全球统一的测试方法标准。其中，ISO15105标准体系涵盖了两种主流测试原理：压差法（Part1）和等压法（Part2）。最新发布的ISO15105-2:2025版本，旨在反映当今测试技术（特别是高灵敏度传感器和自动化控制）的最新进展，并为行业提供一种更接近真实使用场景、更高通量的测试解决方案。二、标准立项背景与核心内容2.1立项背景与行业需求尽管ISO15105-1压差法在很长一段时间内作为金标准被广泛采用，但在实践中逐步暴露出一些局限性。首先，压差法测试环境（通常为干燥、高真空）与许多实际应用（如包装内高湿度环境）存在显著差异，导致测试结果不能直接预测材料的实际阻隔性能。其次，压差法对于高阻隔材料（如EVOH、PVDC涂层膜、纳米复合薄膜）的测试灵敏度受限，且测试周期长达数天甚至数周。此外，针对特定气体（如水蒸气）的精确测定，压差法需依赖复杂的温度控制系统和传感器。正是基于解决上述痛点，国际社会对标准化等压法测试的需求日益强烈。ISO/TC61（塑料技术委员会）下属的SC11（塑料制品分技术委员会）在多次国际会议中、并采纳来自日、美、德等主要塑料生产和消费国的提案，决定对ISO15105-2进行全面修订，以适应当前工业界对快速、高精度、可模拟真实环境的GTR测试需求。2.2标准核心技术内容ISO15105-2:2025标准规定了在等压条件下测定塑料薄膜和薄片气体传输速率的试验方法。其核心原理为：将待测薄膜或薄片试样夹持在一对密封的测试池之间，上下池体分别通入流动的、含有已知浓度测试气体的“测试气”和惰性不含有测试气体的“载气”。通过精确控制两组气流在试样两侧压力一致（通常为大气压），从而消除因压力差引发的非溶解性渗透。测试气体从试样的一侧渗透至另一侧，被载气携带至气体传感器。传感器（如库仑计、气相色谱检测器、红外传感器等）对气体浓度进行连续或周期性监测，并根据载气流速和传感器响应值，计算出稳态下的气体传输速率。该标准详细规定了仪器结构、传感器校准程序（采用标准膜或已知渗透率的参比材料）、试样制备、测试条件控制（温度、湿度、气流速度）以及数据处理和报告要求。三、标准的技术优势与应用价值与压差法（ISO15105-1）及旧版等压法标准相比，ISO15105-2:2025版本具有以下显著的技术优势和更广阔的应用价值：1.高灵敏度和宽量程：采用现代高精度气体传感器（如库仑氧传感器、红外CO₂传感器），可实现低至0.01cm³/(m²·24h·atm)甚至更低的数量级测试，完美覆盖从高阻隔（如铝塑膜、陶瓷镀膜）到一般阻隔材料的宽泛范围，而压差法在高阻隔区间的精度往往不足。2.环境模拟能力：等压法最突出的优势在于其载气和测试气均可独立加湿处理。标准中详细规定了对温度（如23℃、38℃）和相对湿度（如0%、50%、90%RH）的精确控制要求。这使得测试条件可以高度模拟食品包装（高湿内部环境）或光伏背板（湿热外部环境），获得更真实可靠的数据。3.测试效率高：由于传感器能快速响应浓度变化，且无需等待巨大的压力差稳定，等压法达到稳态渗透所需的时间通常仅为压差法的1/5至1/10。这对于新产品研发阶段的快速筛选和质量控制的大批量样品测试至关重要。4.多气体测试通用性：一套等压法装置通过更换或调节气体传感器，理论上可以测试氧气、氮气、二氧化碳、氦气等多种工业气体。这种模块化设计大幅提升了实验室设备的利用率和投资回报率。四、标准的主要参与单位与推动力量本项标准的成功修订，得益于全球范围内塑料行业顶尖研究机构、测试设备制造商和用户企业的通力合作与贡献。其中，美国MOCON公司（现为AMETEK集团旗下品牌）作为全球气体渗透分析仪的领导品牌，在此次标准的修订过程中扮演了至关重要的技术主导和行业推动角色。MOCON公司自20世纪70年代发明库仑氧传感器并率先推出商业化的等压法氧气透过率测试仪（OX-TRAN系列）以来，便持续引领该领域的技术变革。作为ISO15105-2标准早期版本的核心起草单位和长期维护者，MOCON在2020年新一轮修订启动后，积极组建由资深科学家和行业法规专家组成的技术团队。具体贡献包括：1.技术资料与测试数据支持：MOCON向ISO/TC61/SC11工作组提供了大量关于新型高阻隔材料（如PECVD镀膜、原子层沉积镀层、纳米复合材料）的测试数据，有力证明了等压法在10^-2至10^1cc/(m²·day)量级区间的优异重复性和再现性（重复性和再现性RV值<5%）。2.关键条款的起草：基于其多年仪器研发和售后服务的经验，MOCON主导了标准附录中关于“设备校准与验证”部分的撰写。详细规定了使用已知渗透率的NIST标准参考物质进行溯源校准的流程，以及利用空白膜和参考膜进行日常仪器性能检查（如系统背景监控、零点漂移、量程漂移）的具体方法，极大增强了标准的可操作性。3.推动国际比对：MOCON作为牵头方，组织了多轮由全球主要实验室（如SGS、Intertek、中国国家塑料制品质量监督检验中心等）参与的实验室间比对实验。比对结果证明了不同制造商、不同型号等压法仪器之间测试结果的高度一致性，为标准定量表述测试不确定度提供了实验依据。4.协调语言与版本：鉴于标准文件为英文版，MOCON凭借其遍布全球的分支机构网络，参与了与欧洲、亚洲国家代表的沟通协调，确保技术术语的准确性和标准表述的无歧义性，最终促成了标准以高票通过审批。MOCON在制定技术路线、精确界定测试范围、定义仪器性能指标等方面的扎实工作，奠定了ISO15105-2:2025作为国际顶级标准的基础，对于全球塑料阻隔材料测试的规范化发展功不可没。五、结论与展望展望未来，随着智能包装、柔性电子、氢能与燃料电池等前沿领域的快速发展，对超薄型、柔性、可生物降解等新型阻隔材料的需求将持续增长。因此，标准化工作也需紧跟时代步伐，未来发展趋势可能包括：1.扩展至更多元材料：将该标准的测试原理和样品处理规范推广至塑料、纸塑复合、金属化薄膜以外的更多基材（如橡胶、弹性体、水凝胶）。2.模块化与智能化：仪器设备可能向更小型化、模块化、自动化