Плёнки полимерные
Плёнки полимерные, сплошные слои полимеров толщиной до 0,2-0,3 мм. Более толстые слои полимерных материалов называют листами или пластинами. П. п. производят из природных, искусственных и синтетических полимеров. К первой группе относят П. п., изготовляемые из белков, каучука натурального, целлюлозы и некоторых др. веществ. Наибольшее распространение в этой группе получил целлофан. Вторую, более обширную группу составляют П. п. из искусственных полимеров, т. е. продуктов химической переработки природных полимеров. В эту группу входят П. п., полученные на основе эфиров целлюлозы, а также из натурального каучука, предварительно подвергнутого гидрохлорированию. Самую обширную группу П. п. составляют плёнки на основе синтетических полимеров. Наибольшее распространение из этой группы получили плёнки на основе полиолефинов, поливинилхлорида, полиамидов, поливинилиденхлорида, полистирола, полиэтилентерефталата, полиимидов.
Основные промышленные методы изготовления П, п.: экструзия расплава полимера; полив раствора полимера на полированную металлическую или др. поверхность (в некоторых случаях раствор полимера подают в осадительную ванну); полив дисперсии полимера на полированную поверхность; каландрирование. Экструзия расплава полимера пригодна в тех случаях, когда перерабатываемые материалы при переходе в вязкотекучее состояние не подвергаются термической деструкции. Большинство синтетических полимеров перерабатывается в П. п. именно этим методом. Для его осуществления используют экструдеры с кольцевой или плоско-щелевой головкой. В первом случае расплав полимера экструдирустся в виде рукава, который растягивается сжатым воздухом, что приводит к двуосной ориентации плёнки. Рукавный способ - наиболее производительный и экономичный процесс изготовления П. п. Плоскощелевой способ позволяет формовать неориентированные (изотропные), одноосноориентированные и двуосноориентированные П. п., которые в некоторых случаях дополнительно подвергаются разглаживанию на гладильных валках. Этот способ предпочтительнее в тех случаях, когда требуется получить равнотолщинную плёнку с высоким качеством поверхности. П. п. из кристаллизующихся полимеров (например, из полиэтилентерефталата) после ориентации подвергают кристаллизации, которая резко улучшает прочностные свойства плёнки. производство П. п. поливом раствора полимера на холодную или нагреваемую полированную поверхность - один из первых промышленных методов, имеющий теперь ограниченное применение. Этим методом производятся главным образом плёнки на основе целлюлозы и её производных, а также некоторые плёнки из синтетических полимеров (например, полиимидов, поливинилового спирта, поликарбоната). Метод состоит из приготовления раствора, полива его на гладкую полированную поверхность барабана или металлической бесконечной ленты и отделения растворителя от полимера. Полученную П. п. подвергают термической обработке для снятия внутренних напряжений и при необходимости осуществляют одноосную или двуосную ориентацию. Во многом сходная с методом полива раствора технология производства П. п. основана на использовании дисперсий полимеров. Обычно - это коллоидные системы (например, латексы), в которых дисперсионной средой служит вода, а дисперсной фазой - частицы полимера. Этот метод применяется, в частности, для изготовления резиновых санитарно-гигиенических изделий. Каландрированием получают главным образом плёнки из поливинил-хлорида.
В большинстве случаев П. п. из синтетических полимеров по комплексу физико-механических и химических свойств (табл. 1 и 2) превосходят плёнки из природных и искусственных полимеров, поэтому их промышленное производство непрерывно возрастает.
П. п. применяются главным образом в качестве упаковочного материала для пищевых продуктов, товаров широкого потребления, жидких и сыпучих химических и нефтехимических продуктов, для бытовых целей. Для изготовления упаковочных плёнок используют полиэтилен, полипропилен, целлюлозу и её эфиры, поливинилхлорид, полистирол, полиамиды, полиэфиры, гидрохлорид натурального каучука и др. полимеры. Некоторыми специфическими свойствами обладают упаковочные многослойные материалы типа плёнка - плёнка, плёнка - бумага, плёнка - фольга, а также вспененные плёнки.
Широкое распространение получили электроизоляционные плёнки (полистирольные, полиолефиновые, полиэтилентерефталатные, поликарбонатные, политетрафторэтиленовые, полиимидные), используемые для изоляции проводов и кабелей, в производстве конденсаторов и для пазовой изоляции электрических машин. П. п. служат основой (подложкой) для кинофотоплёнок (см. Плёнка кино- и фотографическая) и магнитных лент для записи и воспроизведения звука и изображения. Наиболее соответствуют этой цели ацетилцеллюлозные и полиэтилентерефталатные плёнки (двуосноориентированные и закристаллизованные). Из атмосферостойких прозрачных П. п. (полиэтиленовых, полиамидных, поливинилхлоридных и полиэтилентерефталатных, в некоторых случаях армированных стекловолокном или тканями на основе синтетических волокон) изготовляют парниковые рамы, тепличные крыши, переносные атмосферозащитные покрытия, предохраняющие растения в открытом грунте от заморозков или создающие внутри покрытия микроклимат, благоприятный для вегетации растений. Гидроизоляционные П. п. используют в строительстве, при сооружении искусственных водоёмов и каналов и для др. целей. Ионообменные П. п. применяют для извлечения веществ с помощью электродиализа, опреснения солёной воды, при очистке органических соединений и их растворов (например, сахарных), для концентрирования растворов, разделения и идентификации различных соединений и для др. целей. Поляроидные плёнки широко применяются в качестве светофильтров во избежание ослепления шофёров светом фар встречных машин, для разнообразных способов сигнализации, изготовления и демонстрации стереоскопических фильмов и др. целей.
Первое место по объёму мирового производства занимают полиолефиновые плёнки, второе - поливинилхлоридные. Так, в 1970 (в США) полиэтиленовые плёнки составляли свыше 62,3% объёма плёночной продукции, поливинилхлоридные - свыше 25,1%, полипропиленовые - 2,4%, полиамидные - 0,1%, остальные - около 10%.
Лит.: Козлов П. В., Брагинский Г. И., Химия и технология полимерных пленок, М., 1965; Такахаси Г., Пленки из полимеров, пер. с япон., Л., 1971: Гуль В. Е., Полимерные пленочные материалы, М., 1972.
? В. Е. Гуль, П. В. Козлов.
Табл. 1. - Некоторые физико-механические и электрические характеристики полимерных плёнок Плёнкообра-
зующий полимер Прочность при растяжении, Мн/м2 (кгс/см2) Относи-
тельное удлинение при разрыве, % Стойкость к распро-
странению надрыва, г Тангенс угла диэлект-
рических потерь при 106 гц Диэлекри-
ческая проница-
емость при 106 гц Электрич. прочность, Мв/м, или кв/мм
Полиэтилен
низкой плотности 10-21 (100-210) 100-700 100-500 0,0003 2,2 30-60
высокой плотности 17-43 (170-430) 10-650 15-300 0,0005 2,3 30-60
Полнвинилхло-
рид жёсткий 49-70 (490-700) 25 10-700 0,006-0,017 2,8-3,1 17-54
мягкий 10-40 (100-400) 150-500 60-1400 0,04-0,14 3,3-4,5 45
Полистирол двухосно-
ориентирован-
ный 55-85 (550-850) 3-40 5 0,0005 2,4-2,7 100
Полиамид-6 65-125 (650-1250) 250-550 50-90 0,025 3,4 50-60*
Полиэтилен-
терефталат 140-210 (1400-2100) 70-120 12-27 0,016 3,0 300**
Политетра-
фторзтилен 10-28 (100-280) 100-350 10-100 0,0002 2,0-2,1 25-40
Триацетат целлюлозы 65-110 (650-1100) 10-40 4-10** 0,033 3,3 150
Целлофан нелакирован-
ный 50-125 (500-1250) 10-50 2-20 - 3,2 80-100
* Для плёнки толщиной 50 мкм.
? ** Для плёнки толщиной 25 мкм. Табл. 2. - Стойкость полимерных плёнок к различным воздействиям* Плёнкооб-
разующий полимер Силь-
ные кисло-
ты Силь-
ные щёлочи Жиры и масла Орга-
ничные раство-
рители Водопо-
глоще-
ние за 24 ч, % Стой-
кость к солнеч-
ному свету Тепло-
стой-
кость, ?С Мо-
розо-
стой-
кость, ?С
Полиэтилен
низкой плотности ++ ++ - + 0,01 от - до + 80-90 -57
высокой плотности ++ ++ + + 0 от - до + 120 -46
Поливи-
нилхлорид
жёсткий ++ ++ + + 0 + 65-93 -
мягкий + + + + 0 + 65-93 -46
Полистирол двухосно-
ориентиро-
ванный + ++ + - 0,04-0,06 - 80-95 от -56 до -70
Полиамид-6 - - ++ ++ ++ 9,5 от - до + 90-200 -70
Полиэтилен-
терефталат + + ++ ++ 0,8 от = до ++ 150 -60
Политетра-
фторэтилен ++ ++ ++ ++ 0,005 ++ 260 -90
Триацетат целлюлозы - ++ - 2,4-4,5 ++ 150-200 -
Целлофан лакирован-
ный - - + ++* 45-115 + 130 -18
*Условные обозначения: ++ очень хорошая; + хорошая: = умеренная; - плохая; -- очень плохая.
** Лаковое покрытие может быть нестойким.