Новости химической науки > Из кристаллических полимеров получены герметичные пленки

Исследователи из США продемонстрировали, что сжатие полимеров в чрезвычайно тонкие слои позволяет сделать их частично или полностью газонепроницаемыми. Плотно упакованные полимерные пленки вынужденно растут в форме упорядоченных кристаллитов, образующих эффективный барьер против диффундирующих газов.

Кристаллические нанослои полиэтиленоксида с сополимером этилена и акриловой кислоты затрудняют диффузию газа через упаковочные пленки. (Рисунок из Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1164601)

Анн Хильтнер (Anne Hiltner) и Эрик Баер совершили открытие, пытаясь получить селективно проницаемые полимерные мембраны. Было обнаружено, что поочередная укладка слоев полиэтиленоксида (PEO) и с сополимера этилена и акриловой кислоты (EAA) позволяет получить большие кристаллические пластины, непроницаемые как для кислорода, так и углекислого газа.

Хильтнер отмечает, что первоначально они пытались модифицировать EAA (обычный материал, из которого делают упаковочную пленку для пищевых товаров) PEO, обладающим необычной селективностью в транспорте кислорода и углекислого газа для того, чтобы получить пленку, способную к разделению этих газов. Однако была получена принципиально новая структура, отличающаяся полной непроницаемостью.

Исследователи модифицировали хорошо известную методику обработки полимеров – совместную экструзию (co-extrusion), в ходе которой два и более расплавленных полимера пропускаются через специальную фильеру с образованием пленок. Главным в модификации была возможность увеличения количества одновременно получаемых слоев.

Процесс совместной экструзии последовательно повторяли до образования 1000 слоев, уложенных в пленку толщиной в 25 микронов, типичную для большинства упаковочных пленок. Было замечено, что по мере уменьшения толщины слоев PEO степень их кристалличности увеличивалась, слои с толщиной 20 нм практически полностью состояли из больших пластинообразных кристаллитов. Застывание полимеров приводило к образованию тонких высокоупорядоченных слоев, практически не содержащих внутренних пустот. Фактически, молекулы газа могут диффундировать через пленку только в месте контакта кристаллитов PEO и EAA, однако большое количество слоев делает такую диффузию практически невозможной.

Источник: Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1164601

метки статьи: #новые материалы, #химическая технология, #химия поверхности, #химия полимеров