如何测量凝胶和薄膜的物理性能

凝胶和薄膜性能的测量在食品、包装、药品、医疗和化妆品的生产中具有广泛的意义。凝胶强度、弹性和断裂力在凝胶胶囊、隐形眼镜和可食用蜜饯等产品的开发中很重要，而凝胶形成特性在伤口敷料、果冻润滑剂和细菌生长介质的制造中很有用。凝胶的强度也可以用于产品，如牙膏、面霜和颗粒，以修改所需的最终产品的稠度。

薄膜(包括可食用和生物降解薄膜)同时也是一个快速发展的领域，因为它们有潜力减少和简化许多消费品保护所需的包装材料，或携带活性添加剂或功能成分，如抗氧化剂、抗菌剂、调味品或色素。欧洲杯足球竞彩

虽然凝胶和薄膜的应用范围越来越广，但制造商需要一种评估所有潜在参数对其机械性能影响的方法。材料的力学性能可以通过多种方法来评估，包括拉伸、穿刺和压缩技术纹理分析器．

许多仪器和测试是基于非食用塑料包装材料，因此是面向标准测试方法(ASTM或ISO)。欧洲杯足球竞彩应用这些标准的限制是确定的样品制备，当面对某些应用的可食用薄膜时，可能很难(如果不是不可能)符合。

以下测试不仅强调了薄膜和凝胶测试的标准方法，而且更重要的是，提供了可供选择的测试方案，以适应不同类型和尺寸的凝胶和薄膜的测试和其他范围材料特性用哪一种可以测量纹理分析．

典型的凝胶的结构分析测试和电影产品

如何测量凝胶强度

利用结构分析，可以通过测量凝胶的机械抗应力来评估凝胶。在简单的凝胶强度测量中，使用，例如，a助教。XT+纹理分析器，一个直径通常为0.5英寸的圆柱形探针，以固定速度下降到凝胶系统中。凝胶强度报告为达到选定距离所需的峰值力，通常在永久变形之前。然而，通过进一步渗透到凝胶中，也可以获得破裂力和凝胶弹性/脆性的测量值。标准探针，如ISO、AOAC、GMIA标准测试所需的探针，也可用于评估凝胶水华或破裂。

使用TA.XTplus纹理分析仪进行凝胶渗透试验，并绘制典型图形。图像信贷：稳定的微系统

凝胶渗透测试使用TA。XT+texture analyser continuing to the point of rupture. Image Credit: Stable Micro Systems

对于自支撑凝胶和一个更基本的测试方法，弹性模量可以通过用一个更大表面积的圆柱体探头压缩圆柱形凝胶来确定。弹性模量由应力-应变曲线的初始部分确定。

用圆柱形凝胶试样测定弹性模量。图片来源:稳定微系统

可以对凝胶进行的其他典型测量包括黏附性、稠度和粘膜黏附性。

显示粘附性、稠度和粘液粘附性测量方法的钻机。图像信贷：稳定的微系统

如何测量薄膜强度和弹性

薄膜强度的单轴测试。图片来源:稳定微系统

对于食品包装来说，重要的特性包括机械性能，如拉伸强度、柔韧性和断裂伸长率(%E)。一般来说，增塑剂添加到聚合物中，以提高最终薄膜或涂层的整体柔韧性和延展性，对强度、柔韧性和柔韧性的影响可以用拉伸测试技术测量。进一步添加增塑剂会产生橡胶般的粘性薄膜，因此有必要优化配方中的用量，以获得所需的薄膜性能。

将薄膜置于拉伸应力下被广泛用作一种快速而准确的方法，用于确定材料是否具有足够的强度和柔韧性，以满足其所需的应用。连接到基板和纹理分析仪的十字头上，拉伸手柄从两端牢牢握住薄膜样品。然后以预定速度进行试验，结果（如抗拉强度、破坏功、弹性模量和延伸率或断裂伸长率）根据荷载-延伸曲线计算得出。气动夹持器通常是拉伸试验中夹持样品的首选方法，因为夹持压力可以精确控制，因为它不受样品变形的影响。

尽管传统上使用拉伸或气动夹具来评估聚合物薄膜的拉伸性能，但如果压力在样品表面积上分布不均匀，结果的再现性可能会受到影响。相比之下薄膜支撑装置(或可转位胶片支持钻机)可在鼓形结构中容纳小部分薄膜，这意味着压力均匀分布在样品周围。将球形探针向下压到样品膜上，从而测量双轴强度。记录胶片破裂所需的力，称为胶片的破裂强度或破裂点。

用双轴试验法测量薄膜性能薄膜支撑装置和可转位胶片支持钻机。图片来源:稳定微系统

该钻机还可用于测量弹性和松弛度。通过比较薄膜表面压下一定距离时的压缩和收缩功，可以计算出弹性的量度。同样地，松弛系数可以通过将探针固定在表面上一段预定的时间来分析，并根据力-时间曲线计算。计算薄膜的松弛度和弹性的能力可以成为制造商评估薄膜在实际情况下承受能力的有用数据。

查阅全文摘要典型结构分析测试可在凝胶和薄膜产品上执行的操作：