用可编程发光标签的时间分辨率成像在聚合物薄膜中的平面氧气扩散测量

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物科学 聚合物科学
• 物理化学 物理化学

背景情况:

• 聚合物中的氧气扩散对于食品包装和医疗器械等应用至关重要.
• 测量氧气扩散的现有方法通常是复杂的,昂贵的,并且受到表面现象的影响.
• 需要一种更简单,更准确的方法来确定聚合物薄膜中的氧气扩散系数.

研究的目的:

• 开发和验证一种新的,低成本的,精确的方法来确定散装聚合物薄膜中的氧气扩散系数 (D).
• 使用可编程发光标签和2D图像分析来准确地跟踪氧气度的空间.
• 为了研究化对聚钢中氧气扩散的影响.

主要方法:

• 采用嵌入主聚合物中的可编程发光标签,利用氧气灭的有机室温光体.
• 使用二维图像分析来跟踪随时间的光模式,从而实现高空间精度.
• 考虑氧气光消耗,避免与其他测量技术固有的接口效应.

主要成果:

• 成功确定了聚乙烯玻璃 (13k350k g/mol) 的氧气扩散系数,范围为 (0.81.5) × 10−7 cm2/s.
• 获得的结果与之前报告的值非常一致,验证了新方法的有效性.
• 经过在其玻璃过渡温度以上的回火后,聚乙烯的氧气扩散系数显著降低 (四分之一).

结论:

• 开发的方法为测量聚合物中氧气扩散提供了具有成本效益,精确和可靠的替代方案.
• 该技术能够避免表面效应并考虑光消耗的能力提高了其准确性和适用性.
• 在玻璃过渡温度以上的化有效地减少了聚钢中的氧气扩散,为材料设计提供了洞察力.