Особенности ориентационного вытягивания профилированных пленок из полипропилена

При снижении температуры ориентационного вытягивания профилированной пленки до 25° процесс перераспределения массы полимера из утолщенной части в утонченную хотя и наблюдается, но он затруднен вследствие уменьшения подвижности макромолекул. Это подтверждается данными, представленными на рис. 2, б, из которых видно, что деформация пленки (кривая 3) незначительно отличается от деформации ее составляющих (кривые 1, 2). При очень высоких степенях деформации при указанной температуре как в исходной пленке, так и в ее составляющих образуются дефекты в виде пустот (побеление образцов), по которым происходит их разрушение, и поэтому эффект перераспределения массы полимера из одной части пленки в другую практически не проявляется.

После установления особенностей деформации профилированной пленки и ее составляющих были исследованы свойства и структура пленки, вытянутой при 140°, и ее составных частей (табл. 1). При одинаковой степени вытягивания, как видно из табл. 1, максимальную продольную разрывную прочность о имеют утоненные части пленки, а минимальную — утолщенные, что связано с их различной исходной структурой. Действительно, из данных ИК-спектроскопии видно, что показатель ориентации d утоненной части пленки выше, чем утолщенной, и возрастает с повышением степени вытягивания. Утоненные и утолщенные части ориентированной пленки различаются также по степени кристалличности %, которая ниже в утолщенных частях.

Прочность о профилированной пленки выше, чем ее утолщенной части, но ниже по сравнению с утоненной (табл. 1). По-видимому, в данном случае заметно не сказывается влияние масштабного фактора на изменение разрывной прочности, как указано в работе [7]. Различие в свойствах ориентированной при 140° профилированной пленки и ее составных частей при исследуемой температуре испытания (25°) также связано в определенной степени с перераспределением массы полимера по объему, как и при изучении зависимости напряжение — деформация для неориентированной пленки. Вследствие этого профилированная пленка имеет более высокое значение разрывного удлинения е по сравнению с ее составляющими (табл. 1). Необходимо отметить, что относительное перераспределение массы полимера в ориентированной пленке при 25° проявляется заметнее, чем при деформации неориентированного материала при данной температуре. Это, по-видимому, связано со структурными особенностями ориентированного и неориентированного полимерного материала, влияющими на его деформацию.

Следует обратить внимание, что профилированная пленка, несмотря на более высокую о, имеет величину модуля Е ниже по сравнению с ее утолщенной частью (табл. 1). Однако величина Е профилированной пленки при пересчете нагрузки на сечение утолщенной части практически соответствует значению модуля утолщенной части и составляет при исследуемых деформациях (450, 650 и 850%) 940, 1470 и 2000 МПа соответственно. Исходя из приведенных данных, можно предположить, что при небольших удлинениях, при которых определяется модуль упругости, основную нагрузку, связанную с деформацией валентных углов макромолекул, воспринимает менее ориентированная часть материала, в данном случае утолщенная составляющая пленки.

Вероятно, рассмотренные закономерности структуры профилированной пленки в процессе ее испытания при 25° должны в меньшей степени проявляться при более низких температурах. Были исследованы свойства пленочного материала при —70 и —130°. Из данных табл. 2 видно, что прочность профилированной пленки при —70° равна прочности утолщенной части, а при —130° превышает ее. В этом случае физико-механические свойства образцов определяются уже масштабным фактором, как это указано в работе [7], поскольку при таких низких температурах (ниже Тс) не происходит перераспределение массы полимера.

Таким образом, процесс деформации профилированной пленки, состоящей из чередующихся утолщенных и утоненных участков с различной исходной структурой, сопровождается перераспределением массы полимера из утолщенной части, как менее ориентированной, в утоненную. При этом происходит выравнивание структуры полимера по объему, что повышает прочность и эластичность профилированной пленки.

Как было отмечено ранее, из профилированной пленки получают фибриллированные нити, которые применяются для изготовления различных изделий. Поэтому изучение соотношения размеров составляющих пленки и ее способности к направленной фибрилляции для получения. волокнистых материалов с заданными свойствами должно быть предметом дальнейших исследований. При детализации механизма процессов ориентационного преобразования полимера необходимо также учитывать зависимость продольной вязкости от условий деформации, влияние которых впервые было показано в работах Каргина и Соколовой [8].