包装检测中的老化性能测试是如何评估的？

包装老化性能测试的核心逻辑

老化并非单纯的“变旧”，而是材料内部化学键因环境能量输入发生断裂或交联的过程——塑料的热氧化老化会导致分子链断裂，分子量降低，进而失去韧性；纸包装的湿老化则是纤维素吸水后氢键破坏，强度下降。测试的核心是通过模拟这些过程，预判包装在实际使用中的性能衰减曲线，确保其在有效期内（如食品包装的12个月保质期）不会失效。

以聚乙烯食品袋为例，自然储存中会经历温度波动、湿度变化与氧气接触，这些因素共同作用下，分子链逐渐断裂，拉伸强度从初始的25MPa降至20MPa（下降20%）是常见阈值——若超过此值，袋子在承重时易撕裂。老化性能测试就是通过模拟这些环境因素，提前获取“拉伸强度随时间变化”的曲线，验证其在12个月内是否保持功能。

环境因素的模拟与参数设置

温度是加速老化的关键因素，高温会加快分子运动，促进降解反应。模拟试验中常用恒温箱或温度循环箱，参数需参考产品实际流通环境——冷链食品包装需模拟0-10℃低温，户外快递包装则覆盖-20℃到40℃的温度循环（每循环12小时，持续28天），以模拟季节温差的影响。

湿度对纸包装的影响最为显著。瓦楞纸箱在85%RH高湿度环境中，纤维素吸水后氢键网络破坏，耐破度可能下降50%以上。测试时用恒温恒湿箱，干燥食品包装设置30%RH低湿度，生鲜包装设置75%RH高湿度，部分试验还会加入湿度循环（40%RH到90%RH，每12小时切换），模拟雨季与旱季的变化。

光照中的紫外线（UV）是塑料光老化的主因，PET饮料瓶暴晒后会变黄变脆。模拟光照用氙灯老化箱（模拟全光谱太阳光），户外包装设置辐照强度500W/m²（对应热带地区阳光），室内包装降低至200W/m²，辐照时间根据实际光照时长计算——模拟1年室内光照（每天8小时）需辐照2920小时。

氧气参与的氧化老化是塑料的主要降解路径，聚乙烯热氧化会生成羰基官能团，导致变脆。模拟氧气用浓度控制箱，可设置21%（空气）、50%或100%氧气浓度，加速氧化反应。对于真空包装，还会测试破损后的氧气渗透影响——将包装刺穿0.5mm小孔，置于21%氧气环境中，监测氧化程度。

物理性能指标的检测与评估

拉伸强度是塑料、薄膜包装的核心力学指标，反映抵抗拉伸破坏的能力。测试用万能试验机，按照GB/T 1040标准制备哑铃型样条（总长150mm，有效长度50mm，宽度10mm），聚丙烯餐盒热老化7天后，拉伸强度从35MPa降至25MPa（下降28.6%），若标准允许下降≤30%则判定合格。

断裂伸长率反映材料韧性，聚乙烯食品袋的初始断裂伸长率通常≥500%，老化后若降至200%以下，无法承受运输中的拉伸力。测试同样用万能试验机，拉伸速度50mm/min，记录断裂时的伸长量与原始长度的比值。

冲击强度衡量硬包装的抗冲击能力，瓦楞纸箱用落锤冲击试验机测试——5kg重锤从1m高度落下，老化后的纸箱若无法承受3次冲击不破损，则不合格。耐破度是纸包装的关键指标，牛皮纸包装袋初始耐破度≥150kPa，老化后降至100kPa以下会导致漏料，测试用耐破度仪，记录橡胶膜顶破的最大压力。

化学性能指标的监测方法

分子量变化是塑料老化的直接体现，分子链断裂会导致分子量降低。测试用凝胶渗透色谱（GPC），将老化后的聚乙烯样品溶解于四氢呋喃，通过色谱柱分离不同分子量的分子，数均分子量（Mn）从10万降至5万，说明分子链大量断裂，力学性能显著下降。

红外光谱（FTIR）可检测老化过程中官能团的变化，聚乙烯热氧化会生成羰基（C=O），在1715cm⁻¹处出现特征峰。对比老化前后的光谱图，羰基峰强度增加越多，氧化程度越严重——某PE薄膜老化后，羰基峰强度从0.1增加到0.5，说明氧化程度提升5倍。

抗氧化剂消耗反映塑料的抗老化能力，聚丙烯中添加的Irganox 1010初始含量0.1%，老化14天后降至0.02%，说明抗氧化剂已消耗殆尽，后续老化会加速。测试用高效液相色谱（HPLC），分离抗氧化剂组分，计算含量变化。

阻隔性能的动态评估

氧气透过率（OTR）影响食品氧化变质，PET瓶初始OTR为1.0cm³/(m²·24h·0.1MPa)，老化后升至5.0cm³则阻隔失效。测试用库仑计法，样品一侧通氧气，另一侧通氮气，检测氮气中的氧气含量。

水蒸气透过率（WVTR）影响防潮效果，聚乙烯薄膜初始WVTR为5g/(m²·24h)，老化后升至15g则防潮失效。测试用杯式法，将样品覆盖在盛有干燥剂的杯上，置于恒温恒湿箱中，定期称重计算透湿量。

加速老化试验的有效性验证

加速老化通过提高环境应力缩短测试时间，但结果需与自然老化关联。常用阿伦尼乌斯方程（k=Ae^(-Ea/RT)）计算加速因子（AF），某塑料活化能Ea=80kJ/mol，自然温度25℃（298K），加速温度55℃（328K），AF≈18.7，即55℃老化1天相当于25℃老化18.7天。

以饼干包装PE薄膜为例，自然老化6个月（180天）拉伸强度下降20%，55℃加速老化10天下降22%，加速因子18（180/10），与方程计算一致，说明加速试验有效。若加速结果与自然结果差异过大（如加速10天下降50%），需调整加速参数（如降低温度）重新验证。

测试中的样品制备与平行样要求

样品需从同一批次随机抽取，确保代表性。塑料薄膜切割成哑铃型样条，厚度误差≤0.02mm，避免影响拉伸测试。纸包装需在23℃、50%RH环境调节24小时，达到湿度平衡，否则耐破度结果会偏差。

平行样至少3个，以减少随机误差。拉伸测试3个平行样结果30MPa、28MPa、32MPa，平均值30MPa，相对标准偏差（RSD）6.7%，符合≤10%的标准。若RSD>15%，需重新取样，排除制备或仪器误差。

样品预处理不可忽视：塑料薄膜需清除表面灰尘油污，避免影响FTIR/GPC测试；纸包装调节湿度后需立即测试，防止水分变化。这些细节直接影响测试结果的准确性，是老化性能评估的“隐形基石”。