главная > справочник > химическая энциклопедия:

Пленки полимерные

Пленки полимерные, сплошные слои полимеров толщиной, как правило, менее 0,5 мм. Изготовляют главным образом из синтетич. полимеров (соответствующие пленки, имеющие наиб. практич. значение, рассмотрены в данной статье). Получают П. п. также из прир. полимеров (напр., белков, HK, целлюлозы; наиб. распространение получили гидрат-целлюлозные пленки, из которых широко известен целлофан) и искусственных (из простых и сложных эфиров целлюлозы, т. наз. эфироцеллюлозные пленки, например ацетатные).

Большое значение приобрели многослойные пленки из синтетич. полимеров, состоящие из двух, трех, пяти и более монослоев разл. природы (одним слоем м. б. фольга, ткань, бумага).

В зависимости от способа и технологии получения полимерных пленок подразделяют на неориентированные (изотропные), слабоориентированные и двухосноориентированные.

Получение. В промышленности для получения полимерных пленок (монопленок) используют след, методы: 1) экструзия расплава полимера-наиб. экономически выгодный и технологически рациональный способ произ-ва пленок. Этим методом перерабатывают термопластичные полимеры в вязкотекучем состоянии. Полимер в экструдере расплавляется, гомогенизируется, и расплав продавливается через формующую головку. При экструзии через кольцевую головку П. п. получают в виде рукава. Пленочный рукав в вязкотекучем состоянии после выхода из формующей головки подвергают пневма-тич. раздуву сжатым воздухом и продольной вытяжке тянущими валками (слабоориентированные полимерные пленки). По др. варианту, пленочный рукав предварительно резко охлаждают водой с внутр. и внеш. сторон, после чего осуществляют одновременную двухосную (в продольном и поперечном направлениях) ориентацию в высокоэластич. состоянии (ориентированные полимерные пленки). Через плоскощелевую головку расплав экструдируется на приемный (поливной) барабан, на котором охлаждается (неориентированные полимерные пленки), а затем может подвергаться двухосной ориентации - раздельной (сначала вытяжка в продольном, а затем в поперечном направлении) или одновременной. В случае раздельной ориентации продольную вытяжку проводят на валковых установках, поперечную вытяжку, а также одноврем. ориентацию-на спец. раме (клуппной).

Ориентир. пленки для снятия напряжений, возникших при ориентации, повышения степени кристалличности и придания стабильности размеров при повыш. температурах эксплуатации (для снижения усадки) подвергают термич. обработке (термофиксации) при температурах на 30-70 ⁰C ниже температуры плавления полимеров (см. также Ориентированное состояние полимеров). Полимеры, обладающие высоким водопоглощением (полиамиды, поликарбонаты, полиэтилентерефталат), перед экструзией сушат до содержания влаги < 0,03%. Преимущества метода: высокие технологичность и скорость процесса (до 250 м/мин ориентированной пленки).

Методом экструзии полимерные пленки изготовляют, например, из след. полимеров: полиолефинов-полиэтилена высокой и низкой плотности, линейного (мол. м. до 300· 10³, 100· 10³ и 200· 10³ соотв.), полипропилена [мол. м. (440-500)· 10³], сополимеров этилена с винилацетатом или виниловым спиртом (мол.м. до 100 · 10³); пластифицированного полиеинилхлорида [мол. м. (50-75)· 10³]; полиэтилентерефталата [мол. м. (23-26)· 10³]; линейных алифатич. полиамидов (мол. м. не менее 17·10³), например из поли-e-капроамида, полигексаметиленади-пинамида, поли-w-ундеканамида, полидодеканамида; сополимеров винилиденхлорида (75-90%) с винилхлоридом (мол.м. 100·10³; см. Винилиденхлорида сополимеры); поли-винилиденфторида (мол. м. 100·10³; см. Фторопласты); блочного полистирола (мол. м. 331 · 10³); полиамидоимидов, полисульфонов, полиэфирсульфонов и др. термостойких термопластов.

2) Полив раствора или суспензии (напр., латекса) полимера. Один из старейших пром. способов; включает три после-доват. операции: приготовление раствора (или суспензии) полимера; полив на холодную или нагреваемую полированную пов-сть (бесконечная металлич. лента или барабан); отделение растворителя. Во мн. случаях для повышения физ.-мех. характеристик и снятия внутр. напряжений полимерных пленок подвергают термич. обработке. Этим способом получают пленки, например, из поликарбоната (мол.м. 75·10³), полиарилатов, ацетатов целлюлозы (см. Целлюлозы эфиры), поливинилфто-рида.

Полимерные пленки из термостойких гетероциклич. полимеров изготовляют поливом раствора форполимера с послед. его циклизацией при нагревании. Этим методом получают полиимидные пленки (поли-4,4'-дифениленоксидпиромеллитимидную пленку-поливом раствора соответствующей полиамидокислоты в ДМФА; см. также Полиимиды).

3) Каландрование. П. п. образуется при проходе пластич. массы полимера через неск. зазоров между последовательно расположенными валками. Имеются также приспособления для одно- и двухосной вытяжки пленки, ее термофиксации и др. Каландрованием получают пленки из жесткого и полужесткого ПВХ, ацетатов целлюлозы, полистирола ударопрочного, полиуретанов.

4) Строгание, прокатка. Применяются в осн. для изготовления полимерных пленок из неплавких полимеров, например из политетрафторэтилена.

5) Сочетание разл. методов. Напр., экструзией и ка-ландрованием получают толстые полимерные пленки. (0,2-2,5 мм) из ударопрочного полистирола, АБС-пластика, полипропилена, которые подвергают глубокой вытяжке, и П. п. из некоторых термостойких термопластов.

Многослойные полимерные пленки изготовляют: а) соэкструзией расплавов разл. полимеров через кольцевую или плоскую многоканальную головку (число каналов определяется числом слоев); в формующей головке потоки расплавов соединяются, не перемешиваясь, в результате на выходе из нее получается многослойная полимерная пленка; для улучшения адгезии между разнородными расплавами полимеров м. б. использован синтетич. клей, поступающий в канал формующей головки в виде потока расплава полимера; б) каширова-нием-соединением разл. готовых П. п. между собой или с бумагой, фольгой, тканью при помощи клея-расплава. Процесс нанесения на готовую пленку (или бумагу) слоя расплава др. полимера с послед. охлаждением наз. ламинированием.

Изготовленные П. п. разрезают в соответствии с требуемой шириной в процессе их получения или на спец. резательных машинах и сматывают в рулоны. Для получения высококачественных полимерных пленок технол. линии оснащены толщиномерами и системой автоматич. управления с микропроцессорной техникой.

Табл. 1.-ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК

* Наименьшей газопроницаемостью по O₂ обладает сополимер этилена с виниловым спиртом-(0,3-0,4)· 10 ^-7 м³/с·м²·Па.

Табл. 2.-ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК

Свойства. Полимерные пленки - прозрачные эластичные материалы. Основные физ.-мех. и электрич. свойства их приведены в табл. 1 и 2. Наиб. уникальным комплексом свойств (высокие диэлектрич. и физ.-мех. свойства, термостойкость, низкая газопроницаемость) обладают полиэтилентерефталатные пленки. Полистирольные и поликарбонатные пленки отличаются очень хорошими оптич. свойствами, полиамидные, поливинилхлорид-ные и пленки из сополимера этилена с виниловым спиртом -жиро- и маслостойкостью, газо- и запахонепроницае-мостью, полиолефиновые - водо- и хим. стойкостью, поли-имидные, полиэфирсульфоновые и полиэфирэфиркетоновые-высокой термо- и радиац. стойкостью.

Многослойные пленки обладают, как правило, комплексом положит. свойств, присущих монопленкам, и не имеют их недостатков (это осн. принцип создания многослойных пленок).

Большое значение приобрели термоусадочные пленки, которые под тепловым воздействием сокращаются (усадка), принимая форму упаковываемого или герметизируемого продукта либо изделия. Эффект усадки обеспечивается ориентац. вытяжкой пленки без последующей ее термофиксации. Для термофиксированных пленок из полиэтилен-терефталата и полиимидов, неориентиров, пленок из поли-эфирсульфонов и полиэфирэфиркетонов характерны безусадочность и высокая стабильность размеров при повышенных температурах.

Полимерные пленки можно сваривать, склеивать, они м. б. окрашены в разл. цвета введением красителя на стадии синтеза полимера или переработки его в пленку (см. также Крашение пластических масс).

Применение. В основном полимерные пленки (полиолефиновые, поливинилхлоридные, поливинилиденхлоридные, полиамидные и многослойные) применяют как упаковочный материал для пищ. продуктов (мясных, рыбных полуфабрикатов, сосисок, колбас, вторых блюд, масла, молока, соков и др.), товаров широкого потребления, жидких и сыпучих хим. и нефтехим. товаров, для бытовых целей.

Полистирольные, поликарбонатные, полиэтилентерефта-латные, полиимидные, полипропиленовые и полиамидные пленки широко используют для электроизоляции обмоточных и монтажных проводов, кабелей, обмоток трансформаторов, двигателей и др. электрич. машин. Эти полимерные пленки в сочетании с фольгой-диэлектрики для конденсаторов. Перечисленные выше полимерные пленки, подвергнутые металлизации (см. Металлизация полимеров), применяют в конденсаторах; они служат также световодами, регуляторами солнечной радиации в помещениях.

Полиэтилентерефталатные пленки, кроме того, используют при изготовлении кино-, фото- и рентгеновских пленок, магн. носителей информации, фотоматриц миниатюрных печатных плат, полупроводниковых переключателей, фоторезисторов, для замены кальки и ватмана (матовая пленка), как чертежные пленки в компьютерно управляемых системах черчения. Для этих же целей при температурах выше 130⁰C используют пленки из полиимидов, полифениленсульфидов, полисульфонов.

Полиамидные и полиимидные пленки применяют для автоклавного прессования крупногабаритных деталей, поли-стирольные-как облицовочный материал для панелей холодильников, прозрачные "окна" в упаковке, полиолефиновые пленки применяют для укрытия теплиц, пропаривания и мульчирования почвы.

Первые пром. пленки были изготовлены из нитратов целлюлозы, а затем из регенерир. целлюлозы (целлофана) в Великобритании (1899). Первые пленки из синтетич. полимеров появились в США (1946; полиэтиленовая пленка). В 1946 были получены и первые образцы пленок из полиэтилентерефталата (Великобритания). В 1946-49 появились и первые машины для экструзии термопластов и формования пленок поливом на барабан и раздувом рукава.

Полимерные пленки производят в СССР, США, Японии и странах Западной Европы и выпускают, например, под след. торговыми названиями: полиэтилентерефталатные-лавсан, май-лар, лумиррор, тетерон, эстар, хостафан, мелинекс, терфан; полиэтиленовые -дау, тейлекс, новатекс, хостален, весто-лен, лойрен, моплен, элатон, асахи и мн. др.; поливинил-хлоридные-коопани, калистрон, сумилайт, фаблон, туттадерма; поливинилиденхлоридные -саран, крайовак, курехален, вестан, иксан; полиамидные-ипплон, дайами-рон, бонил, эмблема, рильсан, саданил; полиимидные-каптон, юпилекс; полипропиленовые-торейфан, мирэй-оан, треспофан, капафильм; полистирольные-поли-олекс, стилекс, стирофлекс, стирониль; фторопластовые -оторлон, кайнар, тедлар, теслар, тефлон, полифлон, хоста-олон; сополимер этилена с винилацетатом-адмер, эвафильм, целофлекс; сополимер этилена с виниловым спиртом-селар-ОН, эвал, эксид; поликарбонатные-лексан, мерлон, пенлайм, юпилон, макролон; термостойкие полиэфирсульфоновые, по-лиамидоимидные, полиэфирэфиркетоновые -ста-бар, тальпа, литрекс; полифениленсульфидные-торелина.

Мировое производство основных полимерных пленок составляет (без СССР) 14,4 млн. т/год (1986), из них самые крупнотоннажные: полиэтиленовые 10, поливинилхлоридные 1,2, полипропиленовые 0,745, полиэтилентерефталатные 0,730 млн. т/год.

Лит.: Козлов П. В., Брагинский Г. И., Химия и технология полимерных пленок, M., 1965; Такахаси Гисаку, Пленки из полимеров, пер. с япон., Л., 1971; Энциклопедия полимеров, т. 1-2, M., 1974; Л евина T. Г., Кнельц К. Ф., Константинов В. H., Переработка полиэтилентерефталата в пленку, ч. 1, M., 1976; Фридман M. Л., Технология переработки кристаллических полиоле-финов, M., 1977; Нелсон У. E., Технология пластмасс на основе полиамидов, пер. с англ., M., 1979; Каган Д.Ф.. Гуль В. E., Самарина Л. Д.. Многослойные и комбинированные пленочные материалы, M., 1989; Seifrid W., "Kunststofie", 1985, Bd 75, № 10, S. 773-77; Encyclopedia of polymer science and technology, v. 7, N. Y., 1987; Briston J. H., Plastics films, 2 ed., Harlow (Essex), 1986.

© Э. П. Донцова, Л. Г. Райз. А. М. Чеботарь.