机械-功能性薄膜的特点及应用

关于功能性薄膜，至今没有严格的定义，1般指具有通用薄膜不具有的某1(或某些)特殊功能、可以满足利用上的特殊需要的薄膜，例如抗静电薄膜、防锈薄膜、热收缩薄膜、易开封薄膜等等。由于功能性薄膜具有这样或那样的特殊功能，它能更好地满足保护商品的需要，或更好地满足使用方便性方面的需求，具有较佳的使用效果，常常是1些特定包装领域中的不可或缺的材料。功能性薄膜通常具有较高的技术含量，较好的经济效益和较强的市场竞争能力，因此备受人们关注。 人们常常通过特殊配方(选用特定树脂或在通用塑料中加入功能性助剂)，或通过特定成型工艺(例如通过拉伸工艺、复合工艺)，或通过特定工艺与特定配方的综合利用，制取功能性薄膜，举例以下： 1.通过配方(树脂和助剂)的选取，制备功能性薄膜。如： (1)PE、PP 中加入抗静电剂，制抗静电薄膜； (2)PE、PP 中加入抗菌剂，制抗菌薄膜； (3)PE 中加入气相防锈剂，制防锈薄膜； (4)PE 薄膜中加入增黏剂，制缠绕薄膜。 (5)聚烯烃类塑料中加入光敏剂(或生物降解剂)，制造光降解(生物降解)薄膜。(6)利用PVA 树脂制备水溶性薄膜； 2.通过拉伸工艺的(或拉伸与特定配方相结合)的方法，制备功能薄膜。如： (1)通过拉伸定向处理，制热收缩薄膜； (2)以拉伸与成孔剂相结合的方法，制取透气膜； (3)以拉伸(或拉伸与配方相配合)的方法，制备易撕薄膜－撕裂直线传播薄膜；3.通过复合工艺，制备功能性复合薄膜。 工业化的各种塑料薄膜的复合方法，如共挤出复合、干法复合、无溶剂复合、涂布、真空蒸镀等等，均为常见的阻隔性薄膜的制备方法。 功能性薄膜示例： 抗静电薄膜与导电薄膜 物体的绝缘性愈高，愈容易产生静电。塑料通常均属于高绝缘类物质，以此生产的包装薄膜，在加工、利用中，产生静电并造成种种弊真个事例屡见不鲜。例如在采取薄膜包装粉末状商品时，常常由于热封合面的静电吸尘，导致封合强度大幅度降落，成为引发商品储存、运输进程中包装严重破损的重要缘由。又如透明塑料包装袋所包装的商品，在上货架摆设销售时，会因静电吸尘降落包装的透明性，降落商品的展现效果。包装薄膜在印刷加工时，也可能由于薄膜的静电效应，静电吸尘影响油墨转移，印刷品上出现“花、点”油墨带静电产生上墨不均的所谓“静电墨斑”和静电“墨须”，造成印刷图案的缺点。抗静电薄膜，常常是高速包装生产线得以顺利运行的基本条件之1，比如香烟包装进程中，静电对薄膜的切割、输送等会造成不良影响，使包装机不能正常运行。特别需要提到的是，最近几年来随着IT 行业的迅速发展，集成电路、组件及其制品，也大量采取价廉物美的薄膜类包装材料包装，如果采取容易产生静电的薄膜包装。薄膜会因电磁感应和磨擦产生的静电积累，对各种敏感性电子元件、仪器仪表等商品造成破坏。因此，抗静电薄膜作为功能性塑料包装薄膜的1个实用品种，备受人们关注，得到了很快的发展。 1.抗静电剂 作用机理： (1)外部抗静电剂：1般以水、醇或其它有机溶剂作为溶剂或分散剂使用(通常是配成浓度为0.5%～2.0%的溶液)，抗静电剂涂于塑料的表面，抗静电剂分子的亲油基就会吸附在塑料的表面上。在塑料表面由于有亲水基的存在，就很容易吸附环境中的微量水分，而构成1个单分子的导电层(如抗静电剂为离子型化合物，还能起到离子导电的作用)，从而降落表面电阻，加速了电荷的泄漏；另外1方面，由于在塑料的表面有了抗静电剂的分子层和吸附的水分，因此在摩擦时其摩擦间隙中的介电常数同空气的介电常数相比明显提高，从而削弱了间隙中的电场强度，减少了电荷的产生。 (2)内部抗静电剂：它在村脂加工进程中，添加到树脂组成物中，当抗静电剂的添加量足够高时(添加量1般为每100 份树脂加入0.1 份～3 份的内部抗静电剂)，离子型内部抗静电剂就会在树脂－空气(或树脂－金属即加工机械或模具)的界面构成最稠密的排列。树脂固化后就成为抗静电剂的极性基(亲水基)，向着空气1侧排列而构成1个单分子导电层。所以它们在树脂中的散布是不均匀的，表面浓度高，内部浓度低，抗静电作用仍然像外部抗静电剂1样依托它们在树脂表面的单分子层。因拉伸、摩擦、洗涤等缘由会导致树脂表面抗静电剂单分子层缺损，薄膜抗静电性降落，树脂内部的抗静电剂分子会不断向表面迁移，使表面缺损的单分子层从内部得到补充，使抗静电性也逐步得到恢复。 2.利用内部抗静电剂生产抗静电薄膜 采取内部抗静电剂制取抗静电薄膜，具有工艺简便、持效性长的优点，因此是当今生产抗静电薄膜的主要方法。 可以将抗静电剂经计量后直接混入到塑料粒子(或粉料)中，生产抗静电薄膜；也能够先将抗静电剂与其它成分配合，制成母粒，在制造塑料薄膜时，将母粒混入塑料粒子中，按常规成膜方法生产抗静电薄膜。利用母粒生产抗静电薄膜，工艺方便易行，还可以根据生产抗静电薄膜的实际需要，添加1些必要的助剂，以改进产品的性能(例如配入开口剂降落薄膜的黏闭性)，从而将抗静电薄膜的开发研究，简化为着力于抗静电母粒的开发研究。目前国内的功能母料的生产企业，多半均有定牌的抗静电母料产品，据称，靖江化纤塑料助剂厂所生产的抗静电剂母料，按1：(20～25)的比例与PP、PE 配用，可获得表面电阻108Ω～109Ω的抗静电薄膜。 利用内部抗静电剂生产抗静电薄膜时，需要注意两个问题： 其1是抗静电剂有1个从塑料基体中向薄膜表面分散的进程，因此刚黏膜后其实不表现出足够大的抗静电性，经过1段时间的寄存以后，抗电性逐渐增加最后才能到达1个极值(决定于抗静电剂品种与配用量的平衡值)。 其2是要到达某1给定值。内部抗静电剂的用量与薄膜的厚度有关，薄膜的厚度越薄，所需要添加的抗静电剂越多。 利用表面活性剂类抗静电剂生产抗静申薄膜的两大局限： (1)利用表面活性剂类抗静电剂生产的抗静电薄膜，抗静电性的产生，主要来源于表面电阻的降落，且表面电阻的降落有限，1般不低于108Ω，因此抗静电效果有限。对1些对抗静电性要求高的领域，例如集成电路与大范围集成电路的包装，尚嫌不足强拆违法建筑有补偿吗。 (2)利用表面活性剂类抗静电剂生产的抗静电薄膜，抗静电性能明显地受环境湿度的影响，在湿度较低的情况下钉子户为什么不司法强拆，薄膜的抗静电性能低下，当大气湿度低于25%时，基本上失去实际使用价值。(3)内部抗静电剂是通过它分散到薄膜的表面而产生抗静电效果的，使用时抗静电剂存在于薄膜的表面，比较容易因摩擦、水洗等缘由而损失，持久性方面，常常不尽如人意(由于损失的抗静电剂可以通过薄膜内部抗静电剂向薄膜表面的分散得到补充，1般较之使用外部抗静电剂生产的抗静电薄膜，具有较佳的持久性)。 3.抗静电薄膜的其它生产方法 (1)采取导电型填料生产抗静电塑料薄膜 采取导电型填料不但可以生产抗静电塑料薄膜，而且由于其抗静电性基于填料的导电性，持久性较表面活性剂型抗静电薄膜好，而且抗静电性受环境湿度的影响小。 对填充型抗静电包装塑料研究、利用得最多的是碳黑体系填充抗静电材料。其性能主要取决于导电填料的种类、骨架结构、分散性能、表面状态、添加浓度，塑料材料的种类、结构，填料加入的工艺方法等。乙炔炭黑和高温石墨化炭黑，其结构稳定，不容易氧化，容易在高分子中构成舒展的链式或网状组织，可以得到良好的抗静电性能。为了提高炭黑体系的抗静电性能，还常常将它与金属氧化物、弹性体等物质混合使用，例如炭黑与陶土、滑石粉等惰性填料组成2元填料，可以将电阻率降落1个数量级。利用炭黑、陶土2元填料可以制得体积电阻为10－1Ω·cm～105Ω·cm 的导电性材料。碳黑型抗静电薄膜性能上的两大局限是不透明及只能做黑色薄膜。 金属氧化物系填充型防静电材料，是近几年研制的1类新产品，其性能比金属填充型材料略差1些，但性价比好。目前成功利用的有氧化钛、氧化锌等等。其中还有性能价格均佳的是氧化锡，其色相较淡，粒径很小(0.1μm 以下)，可以满足透明、防静电的要求。 (2)采取涂料生产防静电薄膜 与采取外部抗静电剂生产抗静电薄膜不同，涂层型抗静电技术，不使用表面抗静电剂的溶液对薄膜的表面进行涂布，而是采取导电性涂料涂覆在塑料表面，构成均匀的涂层，从而赋予塑料导电性能，使之成为防静电材料。此法原则上也能够用于制造抗静电薄膜。 导电涂料系列： ①抗静电碳系涂料，主要采取炭黑作导电成分，现在利用较多； ②抗静电金属系涂料，导电组分主要采有鳞片状铝片、镍片、铜片； ③抗静电金属氧化物系涂料中，使用的主要为粉末状氧化锡、氧化锌、氧化钛、氧化铟、氧化镉等哪种情况下政府可以强拆旧房。 (3)通过表面改性生产抗静电薄膜 如最近几年用β射线辐照处理的丙烯酸或甲基丙烯酸，再接枝到聚乙烯或聚丙烯上。&nb