خواص پلی الفین

خواص پلی الفین

خواص پلی الفین

 

خواص پلی الفین

خواص پلی الفین

خواص پلی الفین ها

پلی الفیلن ها موادی هستند که به خاطر خواص زیادی مانند واکنش پذیری بسیار کم ، انعطاف پذیری بالا و … به مقدار زیادی در صنعت مورد کاربری قرار گرفته و کاربرد های فراوانی دارند .خواص پلی الفین از جمله خواص فیزیکی که این مواد دارند مانند انعطاف پذیری به خاطر این است که دارای ساختاری نیمه بلورین هستند یعنی هردو فاز بلورینه و آمورف را در کنار یکدیگر دارند .از طرفی این انعطاف پذیری باعث شده است که سازه هایی مانند لوله ها و… که به وسیله این مواد تولید میشوند بتوانند در برابر تنش های وارده تغییر شکل دهند.

ساختار مولکولی پلی الفین ها شامل پیوند های کربن-کربن و کربن-هیدروژن هستند که این پیوند ها و ترکیب ها در برابر مواد شیمیایی و خورنده مقاومت بالایی دارند و با مواد شیمیایی وارد واکنش نمیشوند و در برابر میدان های الکتریکی نیز مقاومت بالایی داشته و جریان الکتریکی را از خود عبور نمی دهند .و این نیز از جمله خواص پلی الفین ها است.
در ادامه به بررسی چند ویژگی از خواص پلی الفین ها میپردازیم .

چگالی پلی الفین ها

چگالی معمولا یکی از خواص پلی الفین است که برای بررسی یک ماده (پلی الفین) از آن استفاده میکنیم و میتوانیم به وسیله آن یکسری از ویژگی های فیزیکی را پیش بینی کنیم
در مورد پلی اتیلن چگالی ناحیه هایی که به حالت بلورین در آمده اند در حدود 1gr/cm3و نواحی آمورف چگالی در حدود 0.85gr/cm3 است که بسته به میزان درصد بلورینگی که برای پلی اتیلن تولید شده اتفاق افتاده است معمولا چگالی در حدود 0.90 – 0.96gr/cm3 را داراست در مورد پلی پروپیلن نواحی بلورین چگالی در حدود 0.95gr/cm3 را دارا هستند و چگالی نواحی آمورف درحدود 0.85gr/cm3 است که معمولا چگالی نهایی پلی پروپیلن در بازه 0.86–0.92 gr/cm3 قرار میگیرد .

از جمله مواردی که بر روی چگالی تاثیر میگذارند میتوان به تعداد شاخه ها ، وزن مولکولی ، میزان آرایش یافتگی و سرعت بلورینگی که به ترتیب بیشترین تاثیر را دارند اشاره کرد. که به همین خاطر نمونه هایی که پس از تولید شاخه های زیادی دارند از چگالی کمتری برخوردار هستند . و نمونه هایی که به صورت خطی و فاقد شاخه های فرعی و دارای وزن مولکولی پایین هستند و به آرامی سرد و بلورینه میشوند و ساختاری منظم دارند از چگالی های بالایی برخوردار هستند .

خواص پلی الفین

خواص پلی الفین

محدوده ذوب پلی الفین ها

از دیگر خواص پلی الفین این است که دارای دمای ثابت و دقیقی برای ذوب ویا انجماد نیستند و بسته به میزان بلورینگی و اندازه بلور های ماده و… دارای دماهای متفاوتی هستند به همین منظور محدوده دمایی وسیعی را در بر میگیرند که به عنوان مثال دمای ذوب نمونه ها ممکن است از دمای اتاق شروع شود و تا دما های بالاتر ادامه داشته باشد. در موقع ذوب ، زنجیرها نظم بلوری خودرا از دست داده و نواحی بلور به آمورف تبدیل شده و زنجیرها شروع به حرکت میکنند .

از دیگر موارد موثر بر دمای ذوب پلی الفین ها وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی آنها است . ماده هایی که وزن مولکولی و تعداد شاخه ها و زمان سرعت سرد شدن آنها پایین تر بوده است درجه حرارت ذوب بالاتری نیز دارند .کمترین دامنه دمایی ذوب مربوط به پلیمرهای خطی که وزن مولکولی پایین دارند و درحالت هم دما بلوری شده اند است .گسترده ترین محدوده دمای ذوب نیز مربوط به پلیمرهایی است که دارای شاخه های زیادی هستند و با سرعت زیادتری سرد و متبلور شده اند .

در جدول 4 دمای ذوب پلی اتیلن و پلی پروپیلن را میتوان مشاهده کرد .

خواص پلی الفین

خواص پلی الفین

دمای واپیچش حرارتی (Heat Distortion Temperature (HDT))

این دما دمایی است که در آن نمونه میله ای شکلی که برای آزمایش و سنجیدن انتخاب کرده ایم با استفاده از میزان بار 264psi به اندازه 0.01inch خم میشود که دمای به دست آمده حداکثر دمایی است که قطعه اصلی را میتوان در آن مورد بهره برداری قرار داد .میزان کم یا زیاد بودن این دما به مدول الاستیک ناحیه های بلوری و آمورف بستگی دارد .

موارد تغییر فرم دهنده

سه موردی که باعث میشوند قطعات ما تغییر فرم دهند و شکل ظاهری آنها دچار تغییر شود عبارتند از :

1. حرکت بیشتر زنجیرها در ناحیه آمورف و انعطاف بیشتر
2. کاهش میزان بلورینگی به دلیل پیوستن قسمت هایی از ناحیه بلور به ناحیه آمورف
3. سهولت در حرکت زنجیرها در ناحیه آمورف

ویسکوزیته و شاخص جریان مذاب (Melt Flow Index(MFI))

ویسکوزیته مذاب های پلیمری مانند ویسکوزیته سایر مواد نیست و به تنش برشی که به ماده وارد میشود بستگی دارد ، در بیشتر موارد با افزایش میزان تنش برشی ویسکوزیته کاهش یافته و سرعت حرکت مذاب افزایش پیدا میکند. پلی الفین ها از ویسکوزیته بالایی برخوردارند و ویسکوزیته آنها از ویسکوزیته مایعات کوچک مولکول بسیار زیادتر است . این ویسکوزیته با میزان گره خوردگی زنجیر های پلیمر به یکدیگر و وزن مولکولی آنها (توزیع وزن مولکولی و میزان شاخه ای بودن) رابطه مستقیم دارد.

در مصارف صنعتی برای اندازه گیری میزان جریان پذیری از شاخص MI استفاده میکنند . طریقه اندازه گیری توسط این شاخص به این صورت است که میزان پلیمر خارج شده از لوله استاندارد در مدت 10 دقیقه تحت فشار مشخص را اندازه گیری میکند. (میزان شاخص جریان با ویسکوزیته مذاب پلیمر رابطه ای عکس دارد) . بیشتر اجسامی که از مواد پلیمری ساخته شده اند ماده اولیه ای متشکل از چند نوع ماده پلیمری مختلف داشته اند به همین دلیل از شاخص جریان مذاب برای مواقعی که ساخت قطعه ای به وسیله یک نوع پلیمر است استفاده میشود .

جدول زیر (جدول 5) حدود شاخص مذاب لازم در چند نمونه از فرآیند های پلیمری را نشان میدهد .

خواص پلی الفین

خواص پلی الفین

پلی الفین هایی که میزان MI آنها در محدوده 5-120 قرارمیگیرد پلی الفین های تزریقی گفته میشود . این شاخص میزان جریان پذیری را در تنش برشی وارد شده خاصی اندازه گیری میکند و از آنجایی که تنش برشی برای همه مصارف یکسان نیست این شاخص اطلاعات لازم را نمیتواند در همه مصارف در اختیار ما بگذارد . لازم به ذکر است که هرچه میزان توزیع وزن مولکول بیشتر باشد ، میزان افت ویسکوزیته در اثرتنش برشی بیشتر خواهد بود .

برای بررسی توزیع وزن مولکولی از نسبت جریان مذاب یا همان MIR استفاده میشود که به روش زیر محاسبه میشود .
MIR = MI20 /MI2
MI20: شاخص مذاب اندازه گیری شده با وزنه 21600 گرمی و استانداردASTM D8421
MI2 : شاخص مذاب اندازه گیری شده با وزنه 2160 گرمی و استاندارد ASTM D8421
هرچه میزان توزیع وزنی پهن تر باشد ، MIR بیشتر است و درنتیجه فرآیند پذیری بهتر است.