[发明专利]一种快速、同时测定生物质材料水分扩散性和透湿性的方法

说明书

本发明公开一种快速、同时测定生物质材料水分扩散性和透湿性的方法，从生物质材料的任一切面切出薄片，并计算出薄片的截面积和体积；将薄片置于动态蒸汽吸附仪的托盘上，在湿度为0%的条件下干燥至绝干，获得绝干质量m₀，在任一湿度下，记录薄片在t时间内的质量m_s的变化，以及最终达到的平衡质量m_e；将薄片放置于扩散池的垫圈之间，在扩散池中放入干燥剂；然后一并置于动态蒸汽吸附仪的托盘上，干燥至绝干，在与之前相同的任一湿度下记录薄片和干燥剂在t时间内的总质量变化m_t；最后将所得数据代入公式分别计算水分扩散系数和水蒸气通量。本发明的测定方法，耗时短，拓宽了测试的温、湿度范围，能快速、同时测定生物质材料的水分扩散性和透湿性。

技术领域

本发明属于生物质材料物理性能领域，具体涉及一种快速、同时测定生物质材料水分扩散性和透湿性的方法。

背景技术

生物质材料(木材、竹材、藤、棕榈、秸秆等)在建筑、物流运输、包装等领域均有广泛应用。在使用过程中，生物质材料当中含有的水分会随着空气相对湿度的变化而变化，这是因为组成生物质材料的化学成分中含有羟基等活性基团，会与空气中的水蒸汽进行结合。此外，生物质材料还是一种毛细管多孔体材料，水分进入到生物质材料内部后，会沿着不同孔径的毛细管以不同速度进行移动。水分在生物质材料孔隙中的移动现象称为扩散性和透湿性。因此，研究清楚生物质材料的水分扩散性及透湿性，对于制品的尺寸稳定性、力学性能及耐久性具有重要意义。

现阶段研究生物质材料的水分透湿性没有专门的标准，主要借鉴标准ASTM E96/E96M–2005《Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials》进行，但该标准中规定的试件尺寸半径需7.2cm，温度范围约为23～38℃，而且测试时间往往需要8～10天。现有技术中，有些无法控制测量环境的温度，有些只能单一测量透湿性或水分扩散性，无法做到二者的同时测量。快速、稳定、同时测量生物质材料的水分扩散性和透湿性对于全面评价生物质材料墙体、生物质薄膜、生物质托盘的水分传递特性具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种快速、同时测定生物质材料水分扩散性和透湿性的方法，克服了现有技术的缺陷，达到了耗时短，拓宽了测试的温、湿度范围，快速、稳定、同时测量生物质材料的水分扩散性和透湿性的有益效果。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种快速、同时测定生物质材料水分扩散性和透湿性的方法，包括以下步骤：

步骤一，从生物质材料的任一切面切出薄片，并计算相应的生物质薄片的截面积A和体积V；

步骤二，将步骤一中的生物质薄片置于动态蒸汽吸附仪的托盘上，在湿度为0％的条件下干燥至绝干，获得绝干质量m₀，之后在湿度为0～95％的任一湿度下进行等温吸附测试，记录薄片在t时间内的质量变化，记为m_s，以及最终达到的平衡质量m_e；

步骤三，将步骤二中的生物质薄片放置于扩散池的两层垫圈之间，在扩散池中放入干燥剂；

步骤四，将步骤三中的扩散池置于动态蒸汽吸附仪的托盘上，在湿度为0％的条件下干燥至绝干，之后将湿度调整至与步骤二中的任一湿度相同，记录生物质薄片和干燥剂在t时间内的总质量变化m_t；

步骤五，根据生物质薄片的面积A和体积V，步骤二和步骤四中的质量数据m₀、m_s、m_e和m_t，以及测试时间t，采用下列式(1)和式(2)分别计算水分扩散系数D和水蒸气通量F：