Химическая энциклопедия

ПЛЕНКИ ПОЛИМЕРНЫЕ , сплошные слои полимеров толщиной, как правило, менее 0,5 мм. Изготовляют гл. обр. 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 к-рых широко известен целлофан) и искусственных (из простых и сложных эфиров целлюлозы, т. наз. эфироцеллюлозные пленки, напр. 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 П. п. подразделяют на неориентированные (изотропные), слабоориентированные и двухосноориентированные.

Получение. В пром-сти для получения П. п. (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 П. п.). 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 П. п.). Через плоскощелевую головку расплав экструдируется на приемный (поливной) барабан, на к-ром охлаждается (неориентированные П. п.), 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. т-рах эксплуатации (для снижения усадки) подвергают термич. обработке (термофиксации) при т-рах на 30-70 ⁰C ниже т-ры 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 П. п. изготовляют, напр., 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), напр. 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 р-ра или суспензии (напр., латекса) полимера. Один из старейших пром. способов; включает три после-доват. операции: приготовление р-ра (или суспензии) полимера; полив на холодную или нагреваемую полированную пов-сть (бесконечная металлич. лента или барабан); отделение р-рителя. Во мн. случаях для повышения физ.-мех. характеристик и снятия внутр. напряжений П. п. подвергают термич. обработке. Этим способом получают пленки, напр., из поликарбоната (мол.м. 75·10³), полиарилатов, ацетатов целлюлозы (см. Целлюлозы эфиры ), поливинилфто-рида.

П. п. из термостойких гетероциклич. полимеров изготовляют поливом р-ра форполимера с послед. его циклизацией при нагревании. Этим методом получают полиимидные пленки (поли-4,4-дифениленоксидпиромеллитимидную пленку-поливом р-ра 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 П. п. из неплавких полимеров, напр. из политетрафторэтилена.

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

Многослойные П. п. 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 П. п.; 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 П. п. технол. линии оснащены толщиномерами и системой автоматич. управления с микропроцессорной техникой.

Табл. 1.-ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК

	Пленки	Толщина, мкм	Плотн., г/см3	sразр МПа	Относит. удлинение, %	Модуль упругости, МПа· 10-3	Макс. температура эксплуатации, 0C	Морозостойкость, 0C	Влагопо-глощение за 24 ч, %	Газопроницаемость по O2 м3/с х х м2 х Па х х 10-7	Паропроница-емость (для 25 мкм; 38 0C, 90% H2O), г/с ·м2 ·10-4
	Полиэтиленовые	10-300	0,919-0,965	10-50	100-1000	0,1-1,0	70-120	от -40 до -70	0,01	300-1150	0,5-2,0
	Поливинилхлоридные
	жесткие	50-250	1,30-1,45	45-120	5-100	1-2	70	-15	0,1-0,5	120-180	3,0-4,0
	мягкие	-	1,25-1,50	14-35	200-500	0,1-0,5	70-90	-60	0,5-1,0	200-300	1,5-4,0
	Полипропиленовые	2-400	0,9-0,91	21-280	40-800	1,0-4,0	130	от -15 до -50	0,005	170-270	0,8-1,4
	Полиэтилентерефталатные	1-350	1,35-1,40	140-290	60-140	3,4-5,5	130	-60	0,4-0,5	10-15	2.5-3,0
	Полиамидные	12-200	1,02-1,15	60-350	60-450	0,6-2,8	120-220	от -30 до -60	1-9	5-60	4,0-8,0
	Полиимидные	7,5-125	1,25-1,47	100-400	30-130	3-9	200-250	-60	2,9	-	-
	Полистирольные	4-500	1,05	49-80	3-8	2,7-3,7	70	-50	0,04-0,06	236-665	8,0-17,0
	Поливинилиденхлоридные	40-150	1,59-1,71	56-140	40-100	1,1-1,2	140	от -15 до -35	0,01	1,4-1,9*	0,1-0,5
	Поликарбонатные	2-800	1,2	58-62	85-105	2300	135	-100	0,35	500-700	9,0-10,8
	Из сополимера этилена с винилацетатом	15-200	0,915-0,950	10-21	300-700		65	-75	0,01	(6-17)·102	5-6
	Целлофановые	-	1,45	50-130	15-25	1,4-3,1	150 (обугливается)	-15	45-115	40-80	0,6-3,0
	Ацетатные	17-250	1,25-1,35	49-105	15-50	2,4-3,1	95	-20	2,5-4,5	200	11-33
	Полисульфоновые	25-250	1,24	50-70	60-130	1,8-2,0	150	-60	0,13-0,20	-	—

* 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

	Пленки	Элект-рич. прочность при 50 Гц, к В/мм	e при 50 Гц и 250C	tg d , при 50 Гц и 250C	rn , Ом·см	rs , Ом
	Полиэтилентерефталатные	120-300	3,0-3,3	(2,5-5)· 10-3 (от 50 до 1 МГц)	101б-1018	1012-1016
	Полипропиленовые	120-600	2,0-2,3	(2-3) ·10-4	1017-1019	1014
	Полистирольные	200-300	2,4-2,6	(2-3)· 10-4	1015-1018	1016
	Поликарбонатные	60	2,9-2,99	(0,15-5)·10-4	1014-4·1015	8·1012-1,2·1016
	Полиимидные	210-270	3,0-3,5	(2,5-3)· 10- 3	1014-1017	1016
	Полиамидные	60-80	3,5-3,7	0,012-0,025	(3-8)· 1014	108-1010
	Полиэтиленовые	20	2,2-2,3	(1-2)· 10-4	1014	1014-1016
	Поливинилхлоридные	10-40	3,0-4,5	0,01-0,1	1011-1015	1014
	Поливинилиденхлоридные	120-280	7,4-8,5	(5-8) ·102	1010-1013	1014
	Целлофановые	80-100	3,2	1,5·10-2	109-1011	108-1010
	Ацетатные	200	4,5	2·10-2	1016	1012-1014
	Полисульфоновые	200	3,3	2,5· 10- 3	1017	1015
	Полиэфир-эфиркетоно-вые	180	3,3-3,4	(1,3-1,5)·10-3	1017	1015

Свойства. П. п.-прозрачные эластичные материалы. Основные физ.-мех. и электрич. св-ва их приведены в табл. 1 и 2. Наиб. уникальным комплексом св-в (высокие диэлектрич. и физ.-мех. св-ва, термостойкость, низкая газопроницаемость) обладают полиэтилентерефталатные пленки. Полистирольные и поликарбонатные пленки отличаются очень хорошими оптич. св-вами, 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 полиэфирэфиркетоно-вые-высокой термо- и радиац. стойкостью.

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

Большое значение приобрели термоусадочные пленки, к-рые 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 безуса-дочность и высокая стабильность размеров при повышенных т-рах.

П. п. 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 П. п. (полиолефиновые, поли-винилхлоридные, 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 П. п. в сочетании с фольгой-диэлектрики для конденсаторов. Перечисленные выше П. п., 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 т-рах 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 поли-этилентерефталата (Великобритания). В 1946-49 появились и первые машины для экструзии термопластов и формования пленок поливом на барабан и раздувом рукава.

П. п. производят в СССР, США, Японии и странах Западной Европы и выпускают, напр., 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, тут-тадерма; 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 произ-во основных П. п. 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.