Ионные связи сильнее, чем обычные силы притяжения между полимерными цепочками, и изменяют многие свойства по¬лимеров. Иономеры были получены DuPont, их продают под торговым названием сурлин А, продают также материалы серии сурлин D, но только в виде дисперсий для покрытий и клеев-праймеров, а не для пленок. Сурлин А основан на этилене и, следовательно, похож на ПЭ по многим свойствам. Однако за счет сополимеризации вдоль полимерной цепочки размещены карбоксильные группы, что обеспечивает анионную составляющую в ионных поперечных связях. Катионная составляющая обеспечивается ионами металлов. Чаще используют такие металлы, как натрий, калий, магний и цинк. Ионные связи между цепями сильнее, жестче и упрочняют полимер, не влияя тем не менее на свойства расплава при температурах переработки. Они отличаются от поперечных сшивок, так как ионная связь не так прочна, как обычные ковалентные сшивки. Последние образуют постоянную трехмерную сетку, предотвращающую возможность течения расплава. Повышение температуры ослабляет ионные связи, и переработка иономеров возможна любыми традиционными для термопластов методами. Остаточные ионные связи при этом достаточно сильны, чтобы заметно повысить прочность расплава. Способность к вытяжке иономеров поэтому чрезвычайно высока, и их можно использовать для экструзионных покрытий и в упаковках типа «вторая кожа». Ионные силы ощутимо воздействуют на морфологию кристаллитов. ПЭНП является полукристаллическим полимером, и высокой его прозрачности можно достичь только быстрым охлаждением пленки с последующим подавлением роста сферолитов. Ионные силы в иономерах эффективно устраняют даже следы видимых сферолитов, что обеспечивает пре- * красную прозрачность без снижения ударной прочности, как происходит при производстве высокопрозрачных ПЭНП пленок. Другим отличием от прочих прозрачных полимеров, обусловленным ионной связью, является то, что иономеры совершенно не изменяются под воздействием любых органических растворителей при комнатной температуре, не происходит растрескивания поверхности, и они полностью не растворяются ни в одном обычном растворителе даже при высоких температурах. Свойства. Иономеры — гибкие пластичные материалы с хорошей прозрачностью. Пластичность иономеров особенно заметна при низких температурах, где иономеры превосходят обычный ПЭНП. При одинаковых условиях испытаний, когда стальной шарик спускали по наклонной плоскости на охлажденный образец, промышленный иономер выдерживал удар при температурах до -99 °С, а ПЭ разрушался при -68 °С. Прочность расплава определяет: степень вытяжки, достигаемую при заданном вре¬мени для данной толщины пленки; стойкость к проколу в технологическом процессе; плотность прилегания продукта к под¬ложке в поверхностной упаковке. Из графиков зависимости прочности расплава от скорости вытяжки видно, что иономеры почти в 10 раз пластичнее ПЭНП в расплавленном состоянии при любой скорости растяжения. Это означает, что острые предметы могут быть упакованы в иономерную пленку при высокой скорости и без проколов. Кроме того, проколы и раздир не появятся в тех случаях, когда будут использованы высокие степени вытяжки при формовании. За счет дополнительных полярных групп в молекуле иономеры поглощают больше ИК-излучения, чем молекулы ПЭ, и иономерная пленка нагревается быстрее при ИК-нагреве. Этот фактор и высокая прочность расплава позволяют проводить быстрый нагрев и обеспечивают стойкость к провисанию на рамах машин для поверхностной упаковки. Иономеры очень пластичны и гибки, а по прочности на разрыв превосходят как ПЭНП, так и ПЭВП. Они износостойки и по этому показателю сравнимы с такими материалами, как найлон, поликарбонат и полиацеталь. Испытания на истирание по Табору показали, что сурлин А потерял 3,9 мг за 1000 циклов, тогда как поликарбонат - 6-7,1 мг за 1000 циклов. Иономеры хорошо воспринимают наполнитель, в них можно вводить дешевые наполнители в высокой концентрации без существенного ухудшения физических свойств. Иономерные пленки обладают большей устойчивостью к действию масел и жиров, чем ПЭНП при комнатной температуре, но различия в поведении заметно снижаются при повышенных температурах. Химически они стойки к слабым и сильным щелочам, менее стойки к кислотам. Остальные химические свойства схожи со свойствами ПЭНП, но иономеры стойки к воздействию кето-нов, сложных эфиров и спиртов, а в углеводородных растворителях немного набухают. Стойкость к растрескиванию под воздействием напряжений также высока (выше, чем у ПЭНП с одинаковым ПТР). При использовании пленки на открытом воздухе необходимо добавлять газовый технический углерод в качестве антиоксиданта, как и для ПЭНП. Газопроницаемость иономерной пленки близка к проницаемости пленки ПЭНП, но паропроницаемость и влагопоглощение у нее выше. Полярная природа иономерной пленки означает, что печатать на ней проще, но предварительная обработка все же необходима. Электрические свойства аналогичны ПЭНП, но полярная при¬рода иономеров сказывается на электрическом сопротивлении (1017 Ом-см против 1017-1019 Ом-см у ПЭНП), но оно все жевыше, чем у ударопрочного ПС или ПК. Электрическая прочность выше, чем у ПЭНП, их диэлектрические постоянные одинаковы. Как уже упоминалось, пленка очень прозрачна. В печати сообщали о мутности 1% для пленки 30 мкм. Иономерные пленки можно производить либо экструзией с раздувом рукава, либо поливом на холодный барабан, но какой из методов позволил получить мутность 1%, не упоминают. У иономерных пленок может быть получена высокая прочность сварки, а сочетание высокой прочности расплава с высокой вязкостью снижает отжим- и повреждение упаковки при сварке. С другой стороны, эти же свойства требуют тщательного контроля давления при сварке, чтобы достичь оптимальной прочности. При низком давлении возможно отслаивание пленки в шве, что снижает его прочность. Для некоторых областей применения это свойство может быть и полезным. Бристон «Полимерные пленки» |
