Теоретичні відомості

У споживачів полімерної плівкової упаковки часто виникає по-треба у розпізнаванні природи полімерних матеріалів, з яких вона виготовлена. Основні властивості полімерних матеріалів, як відомо, визначаються складом і структурою їх макромолекулярних ланцюгів. Тому для ідентифікації полімерних плівок на першому етапі може бути достатньою оцінка функціональних груп, що входять до складу макромолекул. Наприклад, наявність гідроксильних груп (-ОН) в целюлозних плівках пояснює їх високу гігроскопічність і значну зміну їх експлуатаційних характеристик при зволоженні. В інших полімерах (поліетилентерефталат, поліетилени, поліпропілен і т.п.) такі групи відсутні, що пояснює їх достатньо високу водостійкість.

Наявність тих чи інших функціональних груп в полімері може бу-ти визначено на основі існуючих і науково обгрунтованих інструмент-тальних методів дослідження. Однак, практична реалізація цих мето-дів завжди пов’язана з відносно великими затратами часу і необхідніс-тю застосування обладнання, яке вимагає відповідної кваліфікації до-слідника.

Існують достатньо прості і швидкі практичні способи розпізна-вання природи полімерних плівок. Ці способи базуються на тому, що полімерні плівки з різних матеріалів відрізняються одні від інших за своїми зовнішними ознаками, фізико-механічними властивостями, а також за відношенням до нагрівання, характеру їх горіння і розчин-ності в органічних і неорганічних розчинниках.

При розпізнаванні полімерних плівок за зовнішними ознаками особливу увагу необхідно звернути на наступні особливості: стан по-верхні, колір, блиск, прозорість, твердість і еластичність, стійкість до роздирання тощо. Наприклад, неорієнтовані плівки з поліетиленів, поліпропілену і полівінілхлориду легко розтягуються. Плівки з полі-аміду, ацетату целюлози, полістиролу, орієнтованих поліолефінів (поліетиленів, поліпропілену) і полівінілхлориду розтягуються погано. Ацетатцелюлозні плівки легко роздираються в напрямі, перпендику-лярному їх орієнтації, а також шуршать при їх зминанні. Більш стійки-ми до роздирання є поліамідні і лавсанові (поліетилентерефталатні) плівки, які при зминанні також шуршать. В той же час плівки з полі-етилену низької густини, пластифікованого полівінілхлориду не ство-рюють шуму при зминанні і мають високу стійкість до роздирання. Для орієнтованого полістиролу при зминанні характерним є метале-вий дзвін. Характерні зовнішні ознаки найбільш широко вживаних полімерних плівок наведені у „Додатку 1” (таблиця 1).

Однак за зовнішними ознаками не завжди можливо однозначно встановити природу полімеру, з якого виготовлена плівка. Уточненню природи полімерних матеріалів сприяє кількісне оцінювання деяких фізико-хімічних (наприклад, густина, розчинність), фізико-механічних (наприклад, межа міцності і відносне видовження при розтягу) і теп-лофізичних (наприклад, температура плавлення, характеристика го-ріння) властивостей.

Густина деяких полімерів (ПЕНГ, ПЕВГ, ПП) менше одиниці, тому ці плівки повинні „плавати” у воді. Найбільш точно густину плівки можна визначити ваговим гідростатичним або пікнометрич-ним методами, суть яких полягає у зважуванні зразка плівки спочатку на повітрі, а далі у рідині відомої густини та розрахунку густини за відповідними формулами.

За розтягом полімерні плівки умовно розрізняють за показником відносного видовження: до 100% - целофан, ацетати целюлози, полі-аміди, орієнтовані ПС і ПВХ; більше 100% - ПЕНГ, ПЕВГ, ПП, ПВХ, ПВС, гідрохлорид каучука.

Для ідентифікації полімерної плівки, наприклад, за показником розтягу смужку плівки необхідно легко потягнути руками за обидва кінці, визначаючи приблизний ступінь розтягу, або за шкалою розрив-ної машини при визначенні одночасно межі міцності при розтягу.

Суттєва різниця в характерних ознаках різних полімерів при їх горінні (див. таблицю 3 „Додатку”) дозволяє використовувати на практиці так званий термічний метод ідентифікації полімерних плівок. Він полягає у тому, що зразок плівки запалюють і витримують у відкритому полум’ї протягом 5-10 секунд, фіксуючи при цьому такі властивості як здатність до горіння і його характер, колір і характер полум’я, запах продуктів горіння тощо.

Характерні ознаки горіння найбільш виражені в момент підпалю-вання зразків. Як видно з таблиці 3, за характером горіння і запахом продуктів горіння поліолефіни (поліетилени і поліпропілен), які мають однаковий елементарний хімічний склад, нагадують парафін. Тому ці полімери важко розрізнити за даними ознаками. Однак, при набутті певних навичок можна відрізнити поліпропілен за більш різ-ким запахом продуктів горіння з відтінком горілої гуми.

Ідентифікація полімерних плівок можлива також за їх розчин-ністю в кислотах, лугах і органічних розчинниках (див. табл.4 „До-датку”).

Результати комплексного оцінювання окремих властивостей по-лімерних плівок за різними ознаками дозволяють у більшості випадків достатньо надійно встановити природу полімерного матеріалу, з якого виготовлені досліджувані зразки. В той же час, викладені вище прак-тичні методи розпізнавання природи полімерних матеріалів носять в певній мірі суб’єктивний характер, тому не можуть гарантувати їх сто відсоткової ідентифікації. Якщо така необхідність все ж виникає, то можна провести додаткові дослідження їх властивостей вже хіміч-ними методами, наприклад, термічним розкладом (піролізом), при якому в продуктах декструкції визначають наявність характерних ато-мів (азоту, хлору, кремнію і т.п.) або груп атомів (фенолу, нітрогруп і т.п.), які схильні до специфічних реакцій, в результаті яких виявля-ється цілком певний індикаторний ефект.