Способ модификации полимерных пленок Советский патент 1983 года по МПК C08J7/12 

00

:оо Изобретение относится к химической технологии, а именно технологии обработки полимерных пленок, адгезионно связанных с подложкой. Основным недостатком полимеров и изделий на их основе является низка стойкость к действию агрессивных , факторов (температура, радиация, жидкие сроды, . кисло род ), в результа те .чего ухудша ртся их свойства и на.блюдается разрушение полимера при эксплуатации. Для сохранения исходных свойств изделий полимеры стабил зуют. Известны два принципиально новых способа стабилизации полимеро сбъемнь1й и поверх-ностный. При введении стабилизаторов в по верхностный слой полимерных изделий в первую очередь изменяются свойства этого слоя, а объем полимера не претерпевает изменений. Поверхностная стабилизация изделий позволяет повысить в несколько раз стабилизирующий эффект по сравнению с объемньам введением стабилизатора. Этот . способ позволяет экономить стабилизаторы и применять более дорогие эффективные стабилизаторы без суwecTB HHoro.удорожания изделий. Известный способ поверхностной стабилизации полимерюв включает обработку изделий в различных жидких и газообразных средах ClIОднако этат способ не позволяет повысить адгезию полимеров. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ модификации изделий, aпpимep полимерных пленок, из полиамидов, согласно которому изделия выдерживают в течение 10-30 мин при 50-70°С в системе, состоящей из 0 вес.ч. воды, 5 вес. ч. глицерина и 5 вес.ч. гидрохинона (стабилизато а затем термообрабатывают в течение 30 мин при 140-160 С в .среде воздух Обработка изделий из поликапроамида позволяет увеличить их тер юстабиль ность в 2-3 раза по сравнению с нестабилизированным Г 2. Выдержка в среде стабилизатора и последующая термообработка изделий не изменяют их адгезию. Однако, широко применяемые для изделий полиме ры (полиэтилен, пентапласт и др., обладают низкой адгезией к различным подложкам. Поэтому после обработки по известному способу они имеют низкую адгезию, что может лривести к преждевременному разрушению изделий при эксплуатации. Целью изобретения является повышение адгезии к положке. Поставог1енная цель достигается тем, что по способу модификации полимерных пленок путем обработки их noBepixHooTHoro слоя раствором стабилизатора с последующей термообработкой, последнюю.проводят при темперЪтуре, превышающей температуру плавления полимера на 5-100°С, в тече-. ние 2-60 мин, а в качестве полиме,ров используют полиолефины, полизфиры или полиамиды. Термообработку стабилизированных пленок по предлагаемому способу проводят при температуре, когда полимер находится в расплавленном состоянии. По известному способу температура обработки поликапроамида 1140-1бО°С) значительно ниже его температуры плавления - 21бс. Обработка известным способом позволяет повысить термостаб.ильность поликапроамида, однако адгезия полимера к подложке остается на уровне, достигнутом при формировании. Согласно предлагаемому способу обработка при температуре выше температуры плавления полимера позволяет значите 1ьно увеличить адгезионную прочность пленки подложкой. При этом термостабильность пленки но ухудшается.Температура и время тер-f мообработки пленок зависят от природы ( полимера (температуры его плавления /.) При температурах, бли.зких к температуре плавления полимера, увеличивается время, необходимое.для достижения вьсокой адгезионной прочности и достаточного содержания стабилизатора в покрытии. При температурах, превышающих температуру плавления более чем на , а также при «длительной термообработке, происходит интенсивное расходован.ие стабилизатора и вследс;гвие этого снижение адгезионной прочности. По результатам 1«сследований, температура теруюоб-. j работки для различных полимеров не должна превышать более чем на 5100°С температуру плавленияполимера-(при длительности термообработки 2-60 Введение стабилизатора в поверхностный слой полимерной пленки, адгезионно связанной с подложкой, можно осуществлять .как при температуре ниже температуры плавления полимера, так и .при температуре вьпие 1его температуры плавления, .-например, используя растворители с температурой кипения, превышающей температуру плавления полимера. В последнем случае процесс стабилизации ускоряется. . Пример. Используют порОгакбобразные, полимеры различных классов: полиолефины - полиэтилен низкого давления (ГОСТ 16338-70 ), полиэфиры пентапласт (ТУ-6-05-1422-71, полиамиды-поликапроамня (ТУ 6-06-309-70. В качестве подложек испоЛьзуюТ; стальную.(Ст. 3, ГОСТ 380-71,) мк.м ) и алюминиевую 1А99, ГОСТ 618-73, d 200 мкм ) фольгу.

Температура формирования пленок на подложках u80°C (полиэтилен, 200°С (пентапласт ),. 22Ь С|поликапроамид ); время формирования - 5 мин. В качестве стабилизаторов используют .промышленные органические стабилизаторы: для полиэтилена -бис- т (5-метил-3-с1-метилбензил-2-оксифенил )-моносульфид (тиоалкофен МВП), для пентапласта - Ы,Ы-ди-р-нафтил-Н-фениландиамин(диафен НН ). СтабилизатоЕЫ растворяют в гептане. Концентрация раствора 20 мас.%. Для поликапроамида используют стабилизирующую систему известного способа, т.е. 90 вес.ч. воды, 5 вес .ч. глицерина, 5 вес.ч. гидрохинона..Пленки выдерживают в растворах при в течение 20 мин а целью введения в поверхностный слой полимера стабилизатора. После этого производят термообработку, пленок по известному (ниже температуры плавления полимеров и по предлагаемому способам. Адгезионную прочность пленок оце-, нивгиот методом отслаивания металла под углом 180 (для пленок на алюми.нии ) и полимера под углом 90° (для пленок на стали) на машине ZP-40 и выражают в кН/м. Разрушающее: напряжен не при растяжении оценивают на машине ZP-40 при скорости pacT}..v; e:Ния 50 мм/мин.Результаты исследования представлены в табл. 1 и 2.

Анализ данных, приведенных в . .1, показывает, что термообра§6тка по известному способу сохраняет адгезионную прочность пленок

на уровне, достигнутом при формировании, а по предлагаемому - .увеличивает адгезию на 30-50% г Для полиэтиленовых, на 10-25% - для пентапластовых, на 30-20% - для поликапроамид-.

1ЫХ пленок на алюминии. Для пленок на стали.увеличение адгезии происходит в несколько раз. При исследОванных температуре и времени(2-6Омин ; термообработки прочностные характеристики пленок не снижаются по сравнению с известными.

Как следует из данных, приведенных в табл. 1, при температуре плавления полимера требуется очень длительная термообработка,, чтобы достичь высокой адгезии. При температурах, превышакяцих температуру плавления полимера более чем на 100°С, наблюдается снижение гщгезии пленок. НаибсУлее оптимальным температурным

диапазоном обработки стабилизированных полимеЕЖЫХ пленок, адгезионно связанных.с подложкой, является область температур, превышающая на

температуру плавления полимера.

Таким образом, предлагаемый способ позволяе значительно увеличить адгезионную прочность стабилизированных полимерных пленок,что невозможно сделать известным способом. .Этот способ может найти широкое применение для получения полимерных изг делий на различных подложках и позволяет увеличить долговечность издеЛИЙ при эксплуатации в различных условиях. ..

Т а б л и ц а 2

СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК путем обработки их поверх ностного слоя раствором стабилизатора в растворителе с последуюй1ей термообработкой, о т л и ч а ю щ; и йс я тем, что, с целью повышения адгезии пленок к подложке, термообработку проводят при темпер)атуре, превышающей температуру плавления полимера на 5-100 С, в течение 260. мин, а в качестве полийеров используют полиолефины, полиэфиры или полиамиды..

Полиэтилен Известный 10040 Предлагаемый200Пентапласт Известный 150 Предлагаемый22075Поликапрр- Известный 15097 Предлагае ttlй2309740 4 80 - 45 - 46 40 42-40--- 40 - - 87-8388 92 78 70 --8090 - - - 96-9592 100 83 95 -10097- -