СБОРНИК СТАТЕЙ И ИНФОРМАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО ТЕХНОЛОГИЯМ ПЕРЕРАБОТКИ МУНИЦИПАЛЬНЫХ ОТХОДОВ

Изменение свойств поверхности

Для полимерных изделий, в особенности полиолефиновых пленок существенным фактором является регулирование свойств поверхности полимера, а именно, изменение коэффициента трения скольжения, удельного поверхностного сопротивления и др. Пленки из полимерных материалов (особенно это характерно для пленок из ПЭВД) обладают склонностью к слипанию и имеют высокий коэффициент трения (0,5-0,6). Применение скользящих добавок (слипов) позволяет улучшить технологические характеристики, уменьшая силы трения и адгезии, не оказывая существенного влияния на механические и оптические свойства полимеров. В качестве скользящей добавки используются амиды олеиновой или эруковой кислот при содержании их в пленке 0,05-0,1 %. Амид олеиновой кислоты обеспечивает превосходные антифрикционные свойства с несколько ограниченным антиадгезионным эффектом. Вследствие быстрой скорости миграции максимальное скольжение наступает через 24 часа. Амид эруковой кислоты обеспечивает как очень хорошие антиадгезионные свойства, так и превосходный антифрикционный эффект. По своим свойствам они отличаются по скорости миграции на поверхность. Более высокий молекулярный вес амида эруковой кислоты приводит к снижению скорости миграции. Максимальное скольжение наступает через 72- 96 часов, поэтому такой слип может быть рекомендован для применения в тех случаях, когда нанесение печати или сварка пленки выполняется не сразу после ее производства. Это обусловлено тем, что избыток скользящих добавок на поверхности пленок снижает прочность сварного шва и ухудшает фиксацию печати. Эти же добавки при изготовлении литьевых деталей улучшают условия литья под давлением, внешний вид (блеск) и съем с формы изделий.

Снижение слипаемости пленок достигается введением специальных антиблокирующих добавок. Они позволяют предотвратить слипание горячего рукава полиэтиленовой пленки за счет образования микрошероховатости поверхности в результате действия микронизированных наполнителей. При этом уменьшается площадь контакта между слоями пленки, и поэтому пакеты легко раскрываются. Наполнители подбираются так, чтобы коэффициент преломления неорганической частицы был близок к коэффициенту преломления полимера, при этом наполнители не влияют на прозрачность пленки. Чаще всего применяются диоксид кремния (аэросил, белая сажа) а также различные алюмосиликаты. Необходимо отметить, что присутствие антиблокирующих добавок в пленке улучшает фиксацию печати, повышает прочность сварного шва.

Возможно совместное применение антиблокирующей и скользящей добавки. Для этой цели выпускаются комбинированные концентраты, которые представляют собой сочетание антиблока и олеамида или антиблока и эрукамида

Для пленок или лент из полипропилена или ПЭНД применяются антифибрилляционные добавки, чаще всего микронизированный мел. Он используется для предотвращения расщепления ленты, а также для придания микрошероховатости поверхности пленки. В процессе изготовления тонких лент из полиолефинов при их растяжении за счет образования фибриллярной структуры может произойти расщепление лент на отдельные волокна. Введение мела в полимер увеличивает межфибриллярное взаимодействие и, таким образом предотвращает распад ленты на волокна.

Для пленочных, волоконных и тонкостенных литьевых и раздувных изделий необходимо снижение электростатического заряда поверхности. Уменьшить удельное поверхностное сопротивление полимеров позволяют антистатические добавки, которые вводятся в полимерный материал при компаундировании в количестве от 0,2% до 2% (в зависимости от поставленной задачи) и снижают электростатический заряд за счет миграции добавки из внутренних слоев изделия к поверхности. При этом удельное поверхностное сопротивление уменьшается с величины 1014-1016 Ом'см (для обычного полимера) до 108-109 Омхм.

Антистатический эффект достигается при взаимодействии добавки с атмосферной влагой, в результате чего образуется электропроводящий поверхностный слой, ускоряющий рассеяние электрических зарядов. Для достижения достаточного антистатического эффекта необходима определенная влажность (не менее 30%) воздуха, при которой образуется влажная проводящая пленка на поверхности полимера. Поскольку миграция на поверхность является предпосылкой действия антистатиков, то их эффективность достигается либо сразу, либо в течение определенного времени после завершения технологического процесса. В зависимости от своей химической природы антистатики разделяются на краткосрочные (обычно глицеринмоностеарат), действие которых начинается уже в процессе изготовления изделия, но продолжается недолгое время (2-5 дней), и длительного действия (обычно этокислированные амины высших жирных кислот), полная миграция на поверхность занимает 2-3 дня, но срок действия их в изделии - 6-12 месяцев. Часто используют синергические смеси обоих классов добавок (в соотношении 2:1), которые намного более эффективны, чем отдельные компоненты. Для полистирольных пластиков, ПВХ и полиэфиров используют антистатические добавки на основе алкилсульфонатов. Это антистатки длительного действия и сохраняют свою активность от полугода до года.

Длительный срок антистатического действия достигается введением в полимер проводящих неорганических наполнителей (металлических порошков, специальных марок сажи, углеродных наполнителей). Сравнительно недавно появились полимерные антистатики постоянного действия (до 50 лет) на основе блок-сополимера полиэфира и полиамида (Иргастат, ф. Сиба), образующие электропроводящие мостики, аналогично цепочкам сажи, поэтому требуется значительный уровень ввода их в полимер (10-20%). Добавки дорогие, поэтому применяются только в особо ответственных случаях.

Для пленок сельскохозяйственного назначения желательно получение гидрофильных свойств. Гидрофильные добавки (так называемые антифоги) придают пленке большее сродство к воде. Если на обычной пленке влага конденсируется каплями, которые, как маленькие линзы, фокусируют солнечный свет, обжигая листья растений, то на пленке с гидрофильной добавкой конденсат растекается тонким равномерным слоем. Согласно опытным данным это повышает урожай в теплице за счет увеличения прозрачности пленки и уменьшения солнечных ожогов растений. В пищевой упаковке антифоги предотвращают образование капель росы внутри упаковки при хранении продуктов в холодильнике и тем самым улучшают внешний вид упаковки.

Скользящие, антистатические и гидрофильные добавки представляют собой низкомолекулярные полярные соединения, плохо совместимые с полимером и поэтому мигрирующие на его поверхность. Скорость миграции, эффективность действия и срок службы добавки зависят не только от природы добавки, но и от природы (полярности) полимера, его плотности и степени кристалличности, температуры и влажности хранения и эксплуатации изделия, толщины стенки или пленки. Большое значение имеет также способ введения добавки в полимер (более эффективно через концентрат) и используемые при этом совмещающие добавки, также влияющие на скорость миграции. Кроме того, следует учитывать, что при одновременном применении нескольких мигрирующих добавок возникает конкуренция на поверхности и эффективность действия каждой из них может снизиться.