Способ введения добавок в полимеры - RU2751631C1

Описание

Область техники

Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, а именно, к области получения нанокомпозитов на основе аморфных стеклообразных и кристаллических полимеров с низкомолекулярными и/или высокомолекулярными добавками, и может быть использовано для улучшения функциональных свойств полимерных изделий, например, в производстве негорючих, антибактериальных, паропроницаемых, электропроводящих и ионпроводящих изделий, упаковочных материалов, а также в строительстве, электронике, медицине и др. При этом термин "полимерный нанокомпозит" используют для описания многокомпонентных полимерных изделий с размером по крайней мере одного из компонентов до 100 нанометров.

Уровень техники

Известен способ введения добавок в полимерные волокна и получения нанокомпозитов путем их одноосной вытяжки в жидкой среде (патент США 4001367; 1977; B29C 17/02; B29D 27/00). В этих условиях вытяжки в волокне образуется сетка взаимосвязанных пор, заполненных жидкой средой. Вводимая добавка либо растворена в среде, либо сама является жидкостью, способствующей образованию пор в волокне. Способ заявлен для волокон. Недостатком метода является низкое содержание добавок в волокне, не более 25%.

Известен способ введения красителей в полимерные пленки путем их одноосной вытяжки в физически активных жидких средах (ФАЖС) и придания им прозрачности при отжиге (патент РФ 2305724С1; 2006; класс D06P 7/00; D06P 5/20). Заявлена модификация способа вытяжки полимерных изделий удлиненной формы в ФАЖС для введения красителей и придания прозрачности полученным нанокомпозитам за счет изменения условий сушки и отжига. Способ заявлен только для введения красителей.

Известен способ введения красителей в полимерные волокна, в котором используется несколько стадий вытяжки в ФАЖС, содержащей краситель. Каждую из стадий вытяжки осуществляют в присутствии ФАЖС, содержащих различные красители (патент РФ 2217543; 2002; D21H21/40; D21H21/42; B42D15/00; B44F1/12). Заявленное волокно может содержать чередующиеся участки, окрашенные в различные цвета. Изобретение относится к модифицированным химическим волокнам, применяемым в производстве деловых, документальных и ценных бумаг, защищенных от подделки, в частности, к окрашенным химическим волокнам. Способ заявлен только для введения красителей в полимерные волокна. Все стадии вытяжки проводятся в одинаковом направлении.

Известен способ введения добавок в полимерные изделия вытянутой формы путем проведения нескольких стадий одноосной вытяжки в ФАЖС, содержащей растворенную добавку (патент РФ 2370506С1; 2008; C08L 39/00; D06P 7/00). В качестве изделий вытянутой формы заявлены пленки, волокна, ленты, стержни. Способ отличается тем, что после первоначальной вытяжки и сушки полимера в натянутом состоянии проводят последующую дополнительную вытяжку в том же направлении в ФАЖС, содержащей другую растворенную добавку. Изобретение позволяет получать модифицированные полимерные изделия с чередованием зон, заполненных только одной или только другой добавкой, а также расширяет область применения известного способа путем его распространения на аморфные, ориентированные или частично ориентированные полимеры. Все стадии вытяжки проводятся в одинаковом направлении.

Известен способ введения добавок в полимерные изделия вытянутой формы путем проведения нескольких стадий вытяжки в ФАЖС, содержащей растворенную добавку (патент РФ 2375176C1; 2008; B29B 11/16; B29B 15/08; C08L5/00). Способ отличается тем, что первоначальную вытяжку проводят в ФАЖС не смешивающейся с водой и последующую дополнительную вытяжку в том же направлении проводят в водном растворе, содержащем растворенную добавку. Расширяется область применения способа за счет введения добавок растворимых в воде, но плохо или совсем нерастворимых в не смешивающихся с водой органических растворителях. Все стадии вытяжки проводятся в одинаковом направлении.

Известен способ получения оптохимических сенсоров, путем вытяжки изделий вытянутой формы из аморфных стеклообразных и кристаллических полимеров путем вытяжки в ФАЖС, содержащей чувствительный к кислороду краситель, либо путем вытяжки в ФАЖС и последующего импрегнирования чувствительных к кислороду красителей в образовавшуюся пористую структуру (патент США 20110244592; 2008; GO1N 21/00; GO1N 31/22; GO1N 21/78; BO1D 67/00; GO1N 21/64; GO1N 21/77).

Известен способ введения добавок в полимеры путем вытяжки полимерного изделия вытянутой формы из аморфного или аморфно-кристаллического, ориентированного, неориентированного или частично ориентированного полимера в водной эмульсии типа масло-в-воде, содержащей воду в качестве протяженной фазы и эмульгированную в воде ФАЖС (дисперсная фаза), не смешивающуюся с водой при температуре вытяжки (патент РФ 2585003; 2014; B29C67/00, B82B3/00, D01D5/247). При этом вводимую добавку растворяют в водной среде. Изобретение позволяет упростить способ введения добавок в полимеры и расширить область его применения путем распространения на вводимые добавки, растворимые в воде, но плохо или совсем не растворимые в не смешивающихся с водой органических растворителях.

Известен способ введения добавок в полимерные изделия вытянутой формы из аморфного или аморфно-кристаллического, ориентированного, неориентированного или частично ориентированного полимера путем вытяжки в водной эмульсии типа масло-в-воде, содержащей воду в качестве непрерывной фазы и эмульгированную в воде физически активную жидкую среду, не смешивающуюся с водой при температуре вытяжки в качестве дисперсной среды (патент РФ № 2585001; B29C67/00, B82B3/00, D01D5/247). При этом вводимую добавку растворяют в физически активной жидкой среде. Изобретение позволяет упростить известный способ и расширить область его применения путем распространения на вводимые добавки, растворимые в органических растворителях, не смешивающихся с водой.

Наиболее близким к заявляемому является способ введения добавок в полимерные волокна путем их одноосной вытяжки в ФАЖС, содержащей растворенную добавку, использующий специальные механические устройства (крейзаторы) для увеличения числа локальных зон деформации (крейзов). Использование крейзаторов позволило повысить содержание введенной добавки в волокне (патент США № 5516473; 1996; В29С 55/04; В29С 67/00). Недостатком данного патента является использование специальных механических устройств для повышения содержания введенной добавки, что усложняет и удорожает технологию процесса. Известные способы используют одноосную вытяжку полимерных изделий, в основном волокон, в одну или несколько стадий. При этом последующие стадии вытяжки проводят в направлении, совпадающем с направлением первоначальной вытяжки. Перспективной является модификация способа с использованием механических устройств (крейзаторов), позволяющих увеличить число локальных зон деформации (крейзов) и повысить содержание вводимой добавки. Однако использование крейзаторов усложняет процесс и необходима разработка новых способов, позволяющих увеличить содержание вводимых добавок.

Раскрытие изобретения

Технической задачей изобретения является разработка способа двухосной вытяжки для введения добавок в полимерные изделия вытянутой формы (пленки, ленты) из аморфных стеклообразных или кристаллических полимеров с повышенным содержанием вводимой добавки по сравнению со способом, использующим одноосную вытяжку в тех же условиях деформирования и при одинаковой общей степени вытяжки полимера.

Технический результат заключается в получении полимерных изделий, характеризующихся повышенным содержанием вводимых добавок, что обеспечивается посредством одновременной или последовательной вытяжки полимерных изделий не менее чем в двух направлениях в одинаковых или отличающихся ФАЖС, содержащих одну или несколько одинаковых или отличающихся добавок.

Указанный технический результат достигается одновременной двухосной или несколькими последовательными вытяжками полимерных пленок под различными углами в ФАЖС, содержащей одну или несколько вводимых добавок, с последующей стадией удаления среды в натянутом состоянии.

Данный способ основан на известном явлении крейзинга полимеров, происходящем в процессе растяжения полимерных изделий вытянутой формы (полимерных пленок, волокон, стержней, лент и т.д.) в специально подобранной ФАЖС (Волынский А.Л., Бакеев Н.Ф., Роль поверхностных явлений в структурно-механическом поведении твердых полимеров, Москва, Физматлит, с. 536, 2014; Ярышева Л.М., Волынский А.Л., Бакеев Н.Ф., Крейзинг как метод создания пористых материалов, Высокомолекулярные соединения, серия Б, том 35, №7, с. 913, 1993).

В этих условиях деформация полимеров осуществляется в локальных зонах деформации, называемых крейзами. Развитие крейзов осуществляется в направлении перпендикулярном оси вытяжки и сопровождается образованием в крейзах взаимосвязанных пор наноразмерного уровня. При вытяжке полимеров в ФАЖС, содержащей растворенную добавку, раствор заполняет пористую структуру крейзов и дальнейшее удаление среды приводит к образованию нанокомпозита.

В качестве полимера можно использовать аморфные стеклообразные полимеры с температурой стеклования выше температуры вытяжки или кристаллические полимеры с температурой плавления выше температуры вытяжки, при этом аморфные стеклообразные или кристаллические полимеры могут быть неориентированными или частично ориентированными, например, полиэтилентерефталат, поливинилхлорид, полиэтилен высокой плотности, полипропилен, поливиниловый спирт, полиамиды, фторированные полиолефины и т.д. Можно использовать как гомополимеры, так и сополимеры, а также двухкомпонентные и многокомпонентные смеси полимеров. Толщина исходных полимерных пленок может варьироваться от 5 до 1000 микрон. Средневесовую молекулярную массу (M_w) исходных полимеров можно варьировать в широких пределах, например, от 10000 до нескольких миллионов.

В качестве ФАЖС, пригодных для вытяжки, могут быть использованы жидкости, смачивающие полимер, например, такие как спирты, кетоны, углеводороды, хлорированные углеводороды и т.д., а также их бинарные и многокомпонентные растворы, эмульсии и газы в суперкритическом состоянии.

В качестве вводимой низкомолекулярной добавки можно использовать любые растворимые в используемой ФАЖС органические и неорганические вещества, а также смеси таких веществ, использующиеся в методе введения добавок путем одноосной вытяжки [патент США № 5516473; 1996; В29С 55/04; В29С 67/00; Волынский А.Л., Волынский А.Л., Бакеев Н.Ф Роль поверхностных явлений в структурно-механическом поведении полимеров. М.: Физматлит. с. 536, 2014], (красители, антипирены, репелленты, антистатики, сенсорные функциональные добавки, антибактерицидные добавки, лекарственные препараты и т.д.). Максимальная концентрация вводимой добавки определяется ее растворимостью в ФАЖС.

Вытяжку полимеров можно проводить в широком интервале температур, например, от температуры замерзания используемой ФАЖС до температуры кипения в том случае, если температура кипения среды выше температуры стеклования аморфного стеклообразного полимера и выше температуры плавления кристаллического полимера.

Вытяжку полимеров можно осуществлять с различными скоростями, например, от 1×10^-2 до 1×10⁵ мм/мин. Степень вытяжки можно варьировать в широких пределах, от 2% до разрывного удлинения полимера. Перед вытяжкой аморфные стеклообразные или кристаллические полимеры могут быть подвергнуты предварительной температурной обработке, осуществляемой с целью совершенствования их структуры (для снятия внутренних напряжений или увеличения степени кристалличности), или частичной ориентации.

Удаление среды из объема изделия осуществляют путем ее испарения при температуре от комнатной температуры до температуры кипения ФАЖС.

Изобретение позволяет ввести органические и неорганические добавки, а также их смеси и получить нанокомпозиты на основе как аморфных, так и кристаллических полимеров с повышенным содержанием вводимых добавок.

Раскрытие сущности изобретения

Все используемые реагенты являются коммерчески доступными.

Заявляемый способ может быть реализован на любом известном, применяемом в промышленности, оборудовании для ориентационной вытяжки полимерных изделий, снабженным средствами, обеспечивающими контакт поверхности изделия с ФАЖС, например, посредством погружения в раствор или орошения поверхности изделия указанной средой. На этапах вытяжки может быть использована ФАЖС одного состава или разных составов. Сушка изделий может быть осуществлена в сушильных камерах или в непрерывном режиме при использовании струи сжатого воздуха. Время сушки до полного удаления среды определяется гравиметрически по уменьшению массы образцов до постоянного веса и зависит от толщины пленок, температуры сушки и используемого оборудования.

Введение добавок может осуществляться при одновременной двухосной вытяжке в двух взаимно противоположных направлениях или при последовательной вытяжке полимерных изделий в различных направлениях. После проведения вытяжки полимера в ФАЖС, содержащей растворенную добавку, осуществляют сушку полимера в натянутом состоянии.

Последовательная вытяжка полимеров осуществляется под углом от 10 до 90 градусов в направлении, отличающемся от направления первоначальной вытяжки, и может включать следующие стадии.

Первоначальная вытяжка полимеров проводится в ФАЖС, содержащей растворенную добавку. Затем вытянутую пленку освобождают из зажимов растягивающего устройства и без удаления ФАЖС, содержащей растворенную добавку, проводят последующую дополнительную вытяжку в направлении, отличающемся от направления первоначальной вытяжки. Сушку производят в натянутом состоянии.

Первоначальная вытяжка в ФАЖС, содержащей растворенную добавку, сушка в натянутом состоянии, последующая вытяжка в ФАЖС, содержащей растворенную добавку в направлении, отличающемся от направления первоначальной вытяжки, сушка в натянутом состоянии.

Одновременная двухосная вытяжка в ФАЖС, содержащей растворенную добавку, проводится в двух взаимно перпендикулярных направлениях, сушка в натянутом состоянии.

Преимущества предложенного способа иллюстрируют следующие примеры.

В приведенных примерах одноосную и последовательную двухосную вытяжку полимеров осуществляли с помощью динамометра, предназначенного для растяжения полимеров с различными скоростями и снабженного термокамерой. Одновременную двухосную вытяжку полимеров проводили в ручных зажимах, позволяющих проводить одновременную вытяжку в двух взаимно противоположных направлениях. Сушку деформированных образцов осуществляли с использованием струи сжатого воздуха.

Пример 1. Контрольный

Пленку аморфного стеклообразного полиэтилетерефталата (ПЭТФ) толщиной 50 мкм помещают в водный раствор изопропанола (отношение изопропанола к воде по объему 6:4), который является физически активной жидкой средой (ФАЖС) по отношению к ПЭТФ и содержит 7 масс.% антипирена, диаммонийфосфата (ДАФ). Пленку одноосно вытягивают при комнатной температуре (в диапазоне от 18 до 25ºC) в растворе ФАЖС с ДАФ на величину деформации 300%, со скоростью вытяжки 50 мм/мин вынимают из ФАЖС и не вынимая из зажимов сушат в натянутом состоянии при комнатной температуре в направлении вытяжки. После сушки исследуют структуру полученного нанокомпозита, а также содержание в нем ДАФ. Исследование с помощью оптической микроскопии фиксирует наличие чередующихся отдельных зон деформации (крейзов), направленных перпендикулярно направлению вытяжки. Методом гравиметрии показано, что содержание антипирена в нанокомпозите составило 6.7%.

Пример 2.

Пленку аморфного стеклообразного ПЭТФ толщиной 50 мкм помещают в водный раствор изопропанола (отношение изопропанола к воде по объему 6:4), который является ФАЖС по отношению к ПЭТФ и содержит 7 масс.% ДАФ. Пленку вытягивают при комнатной температуре на величину деформации 150% со скоростью вытяжки 50 мм/мин. Затем вытянутую пленку без удаления ФАЖС, содержащей ДАФ, освобождают из зажимов растягивающего устройства и, проводят последующую дополнительную вытяжку пленки в перпендикулярном направлении по отношению к первоначальной вытяжке при комнатной температуре на величину деформации 150% со скоростью вытяжки 50 мм/мин в среде одинаковой с первоначальной вытяжкой. Суммарная степень первоначальной и последующей дополнительной вытяжки пленки аналогична степени вытяжки полимера в контрольном примере 1 и составила 300%. После дополнительной вытяжки пленку вынимают из ФАЖС, сушат при комнатной температуре в натянутом состоянии и исследуют структуру полученного нанокомпозита, а также содержание в нем ДАФ. Исследование с помощью оптической микроскопии фиксирует наличие чередующихся отдельных зон деформации (крейзов), направленных в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Методом гравиметрии показано, что содержание ДАФ в нанокомпозите составило 13.6%.

Пример 3. Пленку аморфного стеклообразного ПЭТФ толщиной 50 мкм помещают в водный раствор изопропанола (отношение изопропанола к воде по объему 6:4), который является ФАЖС по отношению к ПЭТФ и содержит 7 масс.% ДАФ. Пленку вытягивают при комнатной температуре на величину деформации 100% со скоростью вытяжки 50 мм/мин. Затем вытянутую пленку вынимают из ФАЖС, и, не вынимая из зажимов сушат в натянутом состоянии при комнатной температуре. Последующую (вторую) вытяжку пленки проводят при комнатной температуре в направлении перпендикулярном первоначальной вытяжке на величину деформации 100% со скоростью вытяжки 5 мм/мин в среде одинаковой с первоначальной вытяжкой. Затем вытянутую пленку вынимают из ФАЖС, сушат, не вынимая из зажимов растягивающего устройства, и проводят последующую дополнительную (третью) вытяжку пленки при комнатной температуре в направлении под углом 45 градусов по отношению ко второй вытяжке в среде одинаковой с первоначальной вытяжкой. Суммарная степень первоначальной и последующих дополнительных вытяжек пленки аналогична степени вытяжки полимера в контрольном примере 1 и составила 300%. После третьей дополнительной вытяжки пленку вынимают из ФАЖС, сушат в натянутом состоянии при комнатной температуре и исследуют структуру полученного нанокомпозита, а также содержание в нем ДАФ. Исследование с помощью оптической микроскопии фиксирует наличие чередующихся отдельных зон деформации (крейзов), направленных в трех направлениях, соответственно 90, 0 и 45 градусов по отношению к оси первоначальной вытяжки пленки. Методом гравиметрии показано, что содержание ДАФ в нанокомпозите составило 16%.

Пример 4. контрольный

Пленку аморфного стеклообразного ПЭТФ толщиной 100 мкм помещают в водный раствор изопропанола (отношение изопропанола к воде по объему 6:4), содержащем 7 масс.% ДАФ. Пленку вытягивают при комнатной температуре на величину деформации 200% со скоростью вытяжки 5 мм/мин вынимают из ФАЖС и сушат при комнатной температуре в натянутом состоянии в направлении вытяжки. Исследование с помощью оптической микроскопии фиксирует наличие чередующихся отдельных зон деформации (крейзов), одинаково направленных перпендикулярно направлению вытяжки. Методом гравиметрии показано, что содержание ДАФ в нанокомпозите составило 6.2%.

Пример 5.

Пленку аморфного стеклообразного ПЭТФ толщиной 100 мкм помещают в водный раствор изопропанола (отношение изопропанола к воде по объему 6:4), который является ФАЖС по отношению к ПЭТФ, и содержит 7 масс% ДАФ. Пленку вытягивают при комнатной температуре в растворе ФАЖС с ДАФ на величину деформации 150% со скоростью вытяжки 5 мм/мин. Затем вытянутую пленку вынимают из ФАЖС и сушат при комнатной температуре в натянутом состоянии. Последующую дополнительную вытяжку пленки проводят при комнатной температуре в направлении перпендикулярном первоначальной вытяжке на величину деформации 50% со скоростью вытяжки 5 мм/мин в среде одинаковой с первоначальной вытяжкой. Суммарная степень первоначальной и последующей дополнительной вытяжки аналогична степени вытяжки полимера в контрольном примере 4 и составила 200%. После последующей дополнительной вытяжки пленку вынимают из ФАЖС и сушат при комнатной температуре в натянутом состоянии и исследуют структуру полученного нанокомпозита, а также содержание в нем ДАФ. Исследование с помощью оптической микроскопии фиксирует наличие чередующихся отдельных зон деформации (крейзов), направленных в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Методом гравиметрии показано, что содержание ДАФ в нанокомпозите составило 12%.

Пример 6.

Пленку аморфного стеклообразного ПЭТФ толщиной 100 мкм помещают в водный раствор изопропанола (отношение изопропанола к воде по объему 6:4), который является ФАЖС по отношению к ПЭТФ, и содержит 7 масс.% ДАФ. Пленку вытягивают при комнатной температуре в растворе ФАЖС с ДАФ на величину деформации 150% со скоростью вытяжки 5 мм/мин. Затем вынимают из ФАЖС и сушат при комнатной температуре в натянутом состоянии. Последующую дополнительную вытяжку пленки проводят под углом 45 градусов по отношению к направлению первоначальной вытяжки на величину деформации 50% со скоростью вытяжки 5 мм/мин в среде одинаковой с первоначальной вытяжкой. Последующую дополнительную вытяжку пленки на величину деформации 50% со скоростью вытяжки 5 мм/мин проводят при комнатной температуре под углом 45 градусов по отношению к первоначальной вытяжке. Суммарная степень первоначальной и последующей дополнительной вытяжки аналогична степени вытяжки полимера в контрольном примере 3 и составила 200%. Исследование с помощью оптической микроскопии фиксирует наличие чередующихся отдельных зон деформации (крейзов), направленных под углом 45 градусов по отношению друг к другу. Содержание ДАФ в нанокомпозите составило 12%.

Пример 7.

Пленку аморфного стеклообразного ПЭТФ толщиной 50 мкм помещают в водный раствор изопропанола (отношение изопропанола к воде по объему 6:4), являющийся ФАЖС по отношению к ПЭТФ, и содержащий 7 масс.% ДАФ. Пленку вытягивают при комнатной температуре в растворе ФАЖС с ДАФ на величину деформации 200% со скоростью вытяжки 5 мм/мин. Затем вытянутую пленку вынимают из ФАЖС и сушат при комнатной температуре в натянутом состоянии. Последующую дополнительную вытяжку пленки в направлении перпендикулярном направлению первоначальной вытяжки проводят при комнатной температуре на величину деформации 50% со скоростью вытяжки 5 мм/мин в растворе содержащем 20 об.% этилового спирта и 80 об.% полиэтиленгликоля молекулярной массы 400, также являющегося ФАЖС по отношению к ПЭТФ. После последующей дополнительной вытяжки пленку вынимают из ФАЖС, сушат при комнатной температуре в натянутом состоянии и исследуют структуру полученного нанокомпозита, а также содержание в нем ДАФ. Исследование с помощью оптической микроскопии фиксирует наличие локальных зон деформации (крейзов), направленных в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Крейзы, образованные при первоначальной вытяжке, содержат ДАФ. Крейзы, образованные при последующей дополнительной вытяжке в перпендикулярном направлении, содержат полиэтиленгликоль. Содержание полиэтиленгликоля в нанокомпозите составило 30%. Содержание ДАФ в нанокомпозите составило 6,2 %.

Пример 8 (контрольный). Ленту полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) толщиной 25 мкм, частично ориентированного в процессе экструзии, со степенью кристалличности 60% помещают в водный раствор этанола (отношение этанола к воде по объему 7:1), содержащий 20 масс.% полиэтиленгликоля молекулярной массы 2 тыс., одноосно вытягивают при комнатной температуре на 400% со скоростью вытяжки 2 мм/мин вынимают из ФАЖС и сушат при комнатной температуре в натянутом состоянии. Методом гравиметрии показано, что содержание полиэтиленгликоля в нанокомпозите составило 35%.

Пример 9. Ленту ПЭВП толщиной 25 мкм, частично ориентированного в процессе экструзии, со степенью кристалличности 60% помещают в водный раствор этанола (отношение этанола к воде по объему 7:1), содержащий 20 масс.% полиэтиленгликоля молекулярной массы 2 тыс., одновременно вытягивают при комнатной температуре на 200% со скоростью вытяжки 2 мм/мин в двух взаимно перпендикулярных направлениях, вынимают из ФАЖС и сушат при комнатной температуре в натянутом состоянии. Суммарная степень вытяжки аналогична степени вытяжки полимера в контрольном примере 8 и составила 400%. Методом гравиметрии показано, что содержание полиэтиленоксида в нанокомпозите составило 45%.

Пример 10 (контрольный). Пленку ПЭВП толщиной 70 мкм, частично ориентированного в процессе экструзии, со степенью кристалличности 64% помещают в водный раствор этанола (отношение этанола к воде по объему 7:1), содержащий 20 масс.% полиэтиленгликоля молекулярной массы 2 тыс., одноосно вытягивают при температуре 50 градусов на 300% со скоростью вытяжки 50 мм/мин, вынимают из ФАЖС и сушат при температуре 50 градусов в натянутом состоянии. Методом гравиметрии показано, что содержание полиэтиленгликоля в нанокомпозите составило 32%.

Пример 11. Пленку ПЭВП толщиной 70 мкм, частично ориентированного в процессе экструзии, со степенью кристалличности 64% помещают в водный раствор этанола (отношение этанола к воде по объему 7:1), содержащий 20 масс.% полиэтиленгликоля молекулярной массы 2 тысячи, одноосно вытягивают при температуре 50 градусов на 150% со скоростью вытяжки 50 мм/мин. Затем вытянутую пленку вынимают из ФАЖС, освобождают из зажимов растягивающего устройства и без удаления ФАЖС содержащей полиэтиленгликоль, проводят последующую дополнительную вытяжку пленки при температуре 50 градусов в перпендикулярном направлении по отношению к первоначальной вытяжке на величину деформации 150% со скоростью вытяжки 50 мм/мин в том же растворе. Суммарная степень первоначальной и последующей дополнительной вытяжки пленки аналогична степени вытяжки полимера в контрольном примере 9 и составила 300%. После дополнительной вытяжки пленку вынимают из ФАЖС и не вынимая из зажимов сушат в натянутом состоянии при температуре 50 градусов. Методом гравиметрии показано, что содержание полиэтиленгликоля в нанокомпозите составило 40%.

Таким образом, заявляемым способом двухосной вытяжки в полимерные изделия вытянутой формы (пленки, ленты) из аморфных стеклообразных или кристаллических полимеров вводятся неорганические и органические добавки с повышенным содержанием по сравнению со способом, использующим одноосную вытяжку в тех же условиях деформирования и при одинаковой общей степени вытяжки.

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу введения добавки в полимер путем вытяжки полимерного изделия вытянутой формы в физически активной жидкой среде. Способ включает одновременную или последовательную вытяжку не менее чем в двух направлениях полимерного изделия вытянутой формы в физически активной жидкой среде, содержащей одну или несколько растворенных добавок. Полимер представляет собой аморфный стеклообразный или кристаллический полимер. В качестве полимерного изделия вытянутой формы используют полимерную пленку неориентированную или частично ориентированную, которую подвергают одновременной двухосной вытяжке при последовательной вытяжке не менее чем в двух направлениях, включающей первоначальную вытяжку и дополнительную вытяжку. Дополнительную вытяжку осуществляют под углом от 10 до 90 градусов в направлении, отличающемся от направления первоначальной вытяжки. Изобретение позволяет увеличить содержание вводимых добавок по сравнению с одноосной вытяжкой и получить нанокомпозиты с чередованием зон, заполненных одинаковыми или отличающимися добавками и направленных под углом по отношению друг к другу. 4 з.п. ф-лы, 11 пр.

Формула