Особенности электризации полимерных запечатываемых материалов и разработка способов защиты от статического электричества

• Автор: Анохина, Евгения Александровна
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Аналитический обзор

1.1. Статическое электричество

1.2. Стабильность заряда на поверхности полимера

1.3. Антистатики и механизм их действия

1.4. Выводы к главе 1. Постановка задачи

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1. Объекты исследования

2.2. Методы исследования

Глава 3. Экспериментальные результаты и их обсуждение
3.1. Особенности электризации полимерных упаковочных материалов
3.2. Влияние микрогеометрии поверхности полимерных пленок
на их трибоэлектризацию
3.3. Влияние обработки поверхности полимерных пленок в коллоидном растворе серебра на их трибоэлектризацию
3.4. Оценка свойств отпечатков на полимерных пленках с модифицированной поверхностью
Выводы
Перечень сокращений
Библиография

ВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования
Сегодня интенсивное развитие, как у нас в стране, так и за рубежом получила индустрия упаковки. При этом с увеличением производительности как оборудования по изготовлению упаковочных материалов, печати на них, так и упаковочного оборудования, возникают проблемы, связанные со статической электризацией полимерных пленок. Наиболее широкое распространение как за рубежом, так и в России, в качестве упаковочных материалов получили пленки из синтетических полимеров: полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП) и полиэтилентерефталата (ПЭТФ).
Статическая электризация приводит к накоплению пыли на поверхности полимерных упаковочных материалов, к залипанию этикеток на этикетировочном оборудовании и др. Задача данной работы - путем проведения систематических научных исследований предложить эффективные методы защиты изделий и технологических процессов изготовления, и применения упаковки от статического электричества.
Проводя такого вида исследования, необходимо учитывать и условия дальнейшей эксплуатации запечатанного полимерного материала. Поэтому исследования особенностей электризации полимерных запечатываемых материалов и разработка способов защиты от статического электричества являются весьма актуальными.
Цель диссертационной работы
Цель диссертационной работы заключается в разработке научно обоснованных, технологичных способов снижения трибоэлектризации полимерных упаковочных материалов. На основе результатов анализа научной и патентной литературы в области исследований сформулированы основные задачи диссертационной работы:

- разработка технологических приемов снижения трибоэлектризации полимерных пленок на различных стадиях процесса создания упаковки;
- изучение процессов накопления и релаксации электростатического заряда в зависимости от типа полимерной пленки и технологических приемов антиэлектростатической защиты;
- разработка технологических приемов и параметров процесса, обеспечивающего снижение накопления трибозаряда.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Показано, что обработка полимерных пленок в коллоидном растворе серебра с концентрацией серебра 100 мкг/л позволяет в 5 раз снизить электризуемость. При обработке пленки в растворе с концентрацией серебра 5000 мкг/л полимеры практически не подвержены трибоэлектризации.
2. Установлено, что снижение величины трибозаряда на поверхности полимерных пленок, обработанных в коллоидном растворе серебра, связано с образованием на поверхности полимера тонкого слоя из частиц аморфного серебра, которые образуются при pH раствора не менее 9,0.
3. Нанесение на поверхность полимерных пленок водных дисперсий сополимеров, в частности сополимера метилметакрилата и малеинового ангидрида, приводит к снижению трибоэлектризации более чем в 2 раза. Такой эффект обусловлен увеличением микрошероховатости поверхности полимерного материала
4. Установлена концентрационная зависимость величины трибозаряда от содержания сополимера метилметакрилата и малеинового ангидрида в водной дисперсии, наносимой на полимерные пленки.
Решенная научная задача Снижена трибоэлектризация полимерных пленок в различных технологических процессах полиграфического и упаковочного производства путем нанесения на поверхность пленок сополимера метилметакрилата и малеинового ангидрида или обработки в растворе коллоидного серебра, что

широко используется как контрольный индикатор при изучении трибозаряда, возникающего при разделении материалов.
По результатам эксперимента [34] видно, что, например, ПВХ заряжается отрицательно, а ПММА заряжается положительно в процессе трибоэлектризации.

О О °

О О А £ □
О А А □ У *
А А А Ф

Т Ї * * *
* ’ т * - В « «> *
-------С Д * Щ-
в * Я w *
>С И © * * *

charger material : Р ife Charger material: PVC Charger material : PP Ch/trger material: HDPE Charger material : PET Charger material : Cm Charger material : MIPS <§> Charger material ; AB
■&- Charger material : PMMA

(more negative) (more positive)
Triboelectric series of plastics
Рисунок 1.14 — Трибоэлектрический ряд, основанный на результатах эксперимента по трибоэлектризации пар различных полимеров [34].
Многие полимеры, контактирующие с ПТФЭ и ПВХ заряжаются положительно, потому что работа выхода электрона для большинства полимеров меньше, чем у данных материалов.
Жесткий и пластифицированный ПВХ при трибоэлектризации с ПВХ приобретают отрицательный заряд, но его величина мала. Как видно, при