不同儲糧薄膜性能探討*

陳 越

(浙江省糧食物資干部學校 310012)

在糧食儲藏過程中，為了保證糧食品質安全，大多會采用藥劑熏蒸或氣調等儲糧技術，來抑制甚至殺滅儲糧害蟲以及有害微生物。實施糧食熏蒸或氣調儲糧，糧堆氣密性的好壞是關鍵[1]。為滿足糧堆的氣密性要求，我們往往會根據糧倉的氣密性，采用塑料薄膜對糧堆進行糧面或五面甚至六面覆蓋[2]。而不同的塑料薄膜由于其材料、厚度、強度等機械性能、阻隔性能不同，覆蓋后糧堆的氣密性就不同，糧堆熏蒸或氣調氣體達到或維持有效濃度的時間就不同，也就是說，排除其他一些因素后，儲糧覆蓋用膜是影響糧食熏蒸或氣調儲糧糧堆氣體達到或維持有效濃度時間長短，影響糧食熏蒸或氣調儲糧的關鍵因素[3]。本試驗對不同材質及厚度的儲糧薄膜進行阻隔性能與機械性能試驗，并對試驗數據進行對比分析，為糧食倉儲企業選擇使用更加實用和有效的儲糧試膜提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品 選擇5種糧食倉儲企業普遍使用的儲糧薄膜作為供試樣品，具體情況見表1。

表1 樣品信息

1.1.2 儀器 W-B-121E水蒸氣透過率測試儀：廣州生產；GDP-C氣體透過率測試儀：德國生產；RGM-3005電子萬能試驗機：深圳生產；HSG-C熱封儀：德國生產；Q-2000差示掃描量熱儀：美國生產；Nicolet In10/IZ 10傅里葉紅外光譜儀：美國生產。

1.2 方法

1.2.1 紅外鑒別 采用衰減全反射(ATR)法。取表面清潔平整的樣品適量，將其緊壓在ATR附件所使用的晶片上，通過反射直接繪制光譜。

1.2.2 差示量熱掃描 取樣品約2 mg～5 mg，精密稱定，起始溫度為40℃，以10℃/min的升溫速率升溫至170℃，以10℃/min的降溫速率降溫至40℃，再以10℃/min的升溫速率升溫至170℃。

1.2.3 氣體透過量 采用壓差法。選取無皺褶、折痕、針孔及其他缺陷的樣品置于試驗臺上，以真空油脂密封。開啟排氣閥，低壓室抽真空直至27 kPa以下，脫氣結束后打開試驗氣瓶和氣源開關向高壓室充試驗氣體，氣流量100 mL/min，高壓室氣體壓力應在0.1 MPa～0.11 MPa范圍內，關閉排氣閥，開始透氣實驗。當相同時間間隔內壓差變化保持恒定，達到穩定透過氣體量試驗結束。

1.2.4 水蒸氣透過量 采用杯式法。選取厚度均勻無皺褶、折痕、針孔及其他缺陷的樣品覆蓋在盛有干燥劑的透濕杯上，密封。在溫度38℃±0.5℃，相對濕度90%±2%環境下平衡，并固定間隔時間稱重，直至前后兩次質量增量相差不大于5%時結束試驗。

1.2.5 熱合強度 將樣品在熱封儀上進行熱合，從熱合中間部位截取15.0 mm±0.1 mm寬的試樣。取試樣一熱和部位為中心，打開呈180°兩端夾在試驗機的兩個夾具上，試驗速度為300 mm/min±20 mm/min。

1.2.6 拉伸強度 取樣品平整部位，用啞鈴形沖刀沖制。沖制后試樣兩端夾在試驗機的兩個夾具上，試驗速度為300 mm/min±20 mm/min。

L2—總長120；L1—夾具間初始距離86±5；L0—標線間距離40±0.5；d—厚度；R—大半徑25±2；r—小半徑14±1；b—平行部分寬度10±5；b1—端部寬度25±0.5

2 結果與分析

2.1 不同材料的紅外鑒別結果

根據紅外鑒別結果顯示，除聚氯乙烯膜外，其余樣品均顯示聚乙烯特征圖譜，紅外鑒別特異性不強。因此對1～4號樣品進行DSC掃描，并選用USP聚乙烯標準品作為對照，結果見圖2。可以發現紅外圖譜相同的四個樣品得到不同的DSC曲線，這是由于樣品采用了不同的催化方式、不同結構或不同粒料。樣品3顯示兩個熔峰考慮其應為兩種以上不同粒料的聚乙烯共擠而成。

圖2 1～4號樣品進行DSC掃描結果

2.2 阻隔性能的比較

氣調膜的阻隔性能是影響氣調儲糧的關鍵因素[4]。表2、表3為氣體阻隔性能測定結果，可以看出相同種類的膜材，厚度增加其阻隔性能增加，而不同種類間比較以樣品3對氧氣及氮氣的透過率最小，阻隔性能更佳。表4為水蒸氣阻隔性能的比較，可見除樣品5外，測定結果接近，其原因是樣品1～樣品4均為聚乙烯材料，是非極性分子塑料，水蒸氣滲透系數相近，而樣品5為聚氯乙烯，是極性分子塑料，其水蒸氣滲透系數較高[5]。

表2 氮氣透過量

表3 氧氣透過量

表4 水蒸氣透過量

2.3 機械性能的比較

氣調膜在使用過程中需要拼接補洞，并且必要時保管人員需入倉檢查，因此需分別考察樣品的熱合強度及拉伸強度，結果見表5。拉伸強度按下式計算：

①

式中：σ——拉伸強度，MPa；

P——最大負荷、斷裂負荷，N；

b——試樣寬度，mm；

d——試樣厚度，mm；

從式①所知，拉伸強度為單位橫截面積所承受的最大力，與斷裂時負荷呈正相關，與試樣厚度呈負相關(試樣沖制規格固定，寬度不變)。

由表5可以發現，5種樣品熱合強度接近；拉伸強度最大為樣品1，這是由于樣品1厚度最小，最小為樣品3，其原因是樣品3為不同種類聚乙烯共擠而成，在拉伸過程中不同時間斷裂造成的。

表5 機械性能

3 結論

不同厚度對膜材的阻隔性能及機械性能均有影響。同種類膜的厚度增加，氣體透過量下降，糧食熏蒸或氣調儲糧糧堆內更容易達到氣體有效濃度且維持的時間增長，水蒸氣透過量下降，糧食水分受影響減小，同時其機械性能增強。但膜厚度過厚會影響覆蓋時的密封操作，因此為達到較好的儲糧效果，相同材質的膜一般在合理范圍內盡量選擇較厚的薄膜。

通過試驗結果得出，五層共擠茂金屬聚乙烯在阻隔性能方面更好，這是由于其是采用不同類型的聚乙烯共擠而成，改善了它的物理性能。而單層茂金屬聚乙烯較普通聚乙烯膜優化主要是在力學性能上，阻隔性能優勢并不明顯；聚氯乙烯膜在氣體阻隔性能上與聚乙烯膜相近，但聚氯乙烯分子中含有極性鍵容易融合吸收水蒸氣，故在此次試驗樣品中其綜合阻隔能力較差。

綜上所述，在上述常用儲糧薄膜中綜合考慮，以五層共擠茂金屬聚乙烯最佳。另外在本次樣品中，也發現樣品材質與廠商所述不對應的情況，應注意加強樣品入庫檢驗；同時儲糧用膜非一次性使用產品，在日常保管時也要注意收納時保持其平整，折痕會影響其阻隔及機械性能。