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第三章软塑包装单层膜及复合膜的性能与应用五十五

2022年04月29日 淄博机械设备网

第三章 软塑包装单层膜及复合膜的性能与应用(五十五)

38 导电性薄膜是如何制造的?

答:现介绍导电性薄膜的制造方法,这些方法还没工业化商品生产,但无疑是有开发前景的新工艺。

(1)电解发氧化聚合法

①电化学聚吡咯薄膜。利用有机电化学的方法,使吡咯之类的杂环化合物在阳极上电解氧化,而能聚合成为导电性聚合物,如果阳极是平板状的,则从阳极 上剥离下平片状的导电性薄膜。根据使用材料配方的不同可生产下列各种吡咯薄膜:

a.各向异性的液晶膜。在含有高氯酸锂的反式-4-丙基-4-(氰苯基)环乙烷中,使吡咯在阳极电解氧化聚合,所得的薄膜在垂直于表面方向的电导率为500S/cm;若在乙腈中电解聚合,则垂直方向的电导率仅50S/cm。

在3L的电解槽内装以25cm×25cm×0.1cm玻璃板(表面电阻为100Ω/cm2),在玻璃板表面涂导电性的银、环氧树脂糊作为阳极,并以25cm×25cm×0.05cm的镍板为阴极,电解槽内加入2.5L含0.1mol乙二胺四乙酸钴钾络合物和0.06mol的吡咯,在阳极上聚合成膜,剥下后,其电导率为16S/cm。

b.环氧成膜助剂的涂布。在阳极上涂布绝缘层,有助于导电膜的生成,这称为成膜助剂。在电解质中加入可聚合或导电聚合物单体,经电化学聚合可得导电性聚合物膜。如:电解质成分含1g氟硼酸锂、1mL吡咯和100mL酮(或甲乙酮)-甲基溶纤剂(即乙二醇单甲醚),阳极上涂以部分固化的环氧树脂,可得含吡咯的高分子薄膜。

c.橡胶成膜助剂的涂布。在阳极上涂含可聚单体的电绝缘聚合物膜,并以含导电聚合物单体的溶液作电解质,经电解聚合后可得导电性薄膜。如:将100mL的液态丁腈橡胶、1g氟硼酸锂(LiBF4)和1mL吡咯混合成涂料,涂在阳极上。电解液中含1g氟硼酸锂作支持电解质,1mL吡咯作聚合单体,电解液体积为100mL,经电解聚合,可得含聚吡咯的聚合物膜,具有导电性。

d.富集氧气的半透膜的制造。以高氯酸四丁基胺为扶持电解质,以乙腈为电解溶剂,以涂聚三甲基硅氧烷丙炔的玻璃电极为阳极,对吡咯进行电解氧化聚合,可在阳极得到导电性复合薄膜,其透氧性为5.2×10-9cm3·cm3/(cm2·s·1.333kPa)氧、氮选择系数为5.3。这种表面或内部含有电解氧化聚合物的均匀多孔无定型高分子薄膜,可用于气体分离,从空气中富集氧气。

②电化学吡咯共聚物膜。用两种或两种以上的单体混合物进行电化学氧化聚合可得导电性的共聚物膜,如:含有苯胺、吡咯和三氟乙酸钠的水溶液,在室温下电化学聚合,所得膜的电导率为50S/cm,拉伸强度为49MPa。

③聚3-甲基噻吩薄膜的制造。在支持性电解质存在的条件下,在硝基苯中电解氧化0.05~0.6mol/L浓度的3-甲基噻吩,可得均匀而有韧性的聚3-在噻吩薄膜。如:以0.02mol/L浓度的高氯酸四丁基铵(C4H9NCI04)作为支持电解质,使0.1mol/L浓度的3-甲基噻吩为聚合单体,以300mL硝基苯为电解溶剂,于5℃、2mA/cm2的电流密度下,电解氧化40min,可得均匀、韧性的深绿色聚3-甲基噻吩膜,厚度为16μm,有良好韧性。

(2)接触氧化法 上述为电解氧化聚合法生产导电性薄膜,第二种生产导电性薄膜的方法是接触氧化法,这种方法是在载体塑料薄膜上形成一层聚吡咯层,为此,是一种复合薄膜,生产成本较低是其优点。

①以三氯化铁为氧化剂的接触氧化聚合

a.高透明聚吡各膜的生产。在一定温度条件下,让吡咯蒸汽与含三氯化铁的聚合物薄膜进行短时间接触,可在其表面或内部形成导电性的聚吡咯。由此所得的薄膜有良好的透明性抗静电性,适用于制造电极和电磁屏蔽材料。如:10%浓度的聚醋酸乙烯的甲醇溶液80份,10%三氯化铁的甲醇溶液20份,混合后,浇铸在PET薄膜上,形成1μm的薄膜,与70℃的吡咯蒸气接触20s,所成的薄膜表面电阻为70×104Ω/cm2,550mm光线透射率为68%。

b.低电阻聚吡咯薄膜。把反应器的上、下部用多孔聚丙烯薄膜分隔开,在上部放入200mL浓度为0.2mol/L的三氯化铁水溶液,下部放入1mL吡咯,使其挥发而成为蒸气,在室温经15min后,可在薄膜的上部形成27mg的吡咯薄膜,其电阻力1.2×10-1Ω·cm。

②以过硫酸钾为氧化剂的接触氧化聚合。含有五员杂环化合物和表面活性剂的水溶液,通过聚烯烃隔膜和氧化剂水溶液相接触,可制得导电性薄膜。如:含有乙基已基碳酸钠和0.2mol/L的吡咯水溶液,在30℃通过多孔聚丙烯薄膜和0.2mol/L的过硫酸钾水溶液接触20h,可得聚吡咯薄膜,其比电阻为6.5×102Ω·cm。

目前导电性塑料薄膜有实用价值的是复合型的导电性薄膜,即在普通塑料薄膜中添加导电填产的方法制成的薄膜,大部分是添加炭黑,应用于包装电子元器件和家用电子产品中。日本、美国和欧洲各先进国家都已制订规定,无电磁屏蔽的电子产品和家用电器不能再出厂和销售,以便控制空间中越来越复杂、越来越混乱的电磁波污染。而导电性塑料和导电性塑料薄膜将会越来越为人们所重视。

39 什么是防滑塑料薄膜?其生产加工工艺怎样的?

答:防滑塑料薄膜是一种内表面光滑、外表面粗糙的塑料薄膜,用其制袋包装物品,在运输和堆垛时具有防滑效果。

防滑塑料薄膜成型的基本原理是利用聚合物的熔体在超过临界剪切速率的条件下,呈现不规则流动,挤出物表面不光滑,呈波状鲨鱼皮形状,从而形成防滑薄膜。另外有一种防滑薄膜是使用一层为热收缩薄膜,另一层为非热收缩薄膜复合在一起,经加热后,热收缩膜表面形成皱折而成防滑薄膜。为了同时形成二层不同表面的防滑薄膜,比较先进的方法是采用具有双流道的挤出机模头,进行共挤吹塑法,与通常的共挤出不同的是外层以流道的设计是依据熔体不稳定流动的基本原理来设计的,以满足熔体在挤出物流经口模时,造成剪切应力和剪切速率陡然增大为特征的流动。

防滑薄膜合用熔体流动速率较高的LDPE、LLDPE、HDPE或它们的掺混料为原料,为了在薄膜加工中降低粘度并加速熔体的破碎,形成粗糙表面层,可以加适当量的表面活性剂(有机表面活性剂或无机表面活剂)和一定大小的颗粒无机填料等。

在成型过程中控制温度和冷却较为严格,而螺杆的转速、吹胀比则对网络的结构和防滑程度至关重要,其加工工艺条件见表3-63。防滑塑料薄膜一般用于重包装,因此不但具有表面粗糙防滑的特性,还需要具有重包装袋应具有的力学强度,见表3-64。

表3-63 防滑塑料薄膜的共挤工艺条件

层次 温度 螺杆转速/(r/min) 牵引速度/(m/min) 吹胀比 1 2 3 机头 内层

外层 150~160

130~140 170~180

160~170 180~190

170~180 150~160

150~160 40

5~15 5~8

2.5~3.5

表3-64 防滑塑料薄膜的物理力学性能

性能 LDPE LLDPE HDPE 拉伸强度(MD/TD)/MPa

断裂伸长率(MD/TD)/%

直角撕裂(MD/TD)/(N/cm)

破裂强度/MPa

焊缝强度/MPa 23.7/29.4

499/389

970/986

6.34

8.71 23.8/26.8

508/522

920/984

6.6

8.71 31.9/36.0

834/752

124/123

6.18

8.71

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