رفتار تبلور پلی اتیلن چیست؟

پلی اتیلن (PE) یکی از پرکاربردترین پلیمرهای جهان است که به دلیل تطبیق پذیری ، دوام و کم هزینه آن شناخته شده است. به عنوان یک تامین کننده پلی اتیلن ، درک رفتار تبلور پلی اتیلن برای خیاطی از خواص آن برای تأمین نیازهای متنوع مشتریان بسیار مهم است. در این وبلاگ ، ما به دنیای جذاب تبلور پلی اتیلن می پردازیم و مکانیسم های آن ، عوامل مؤثر بر آن و پیامدهای مربوط به برنامه های مختلف را بررسی می کنیم.

مبانی تبلور پلی اتیلن

پلی اتیلن یک پلیمر نیمه کریستالی است ، به این معنی که از هر دو منطقه کریستالی و آمورف تشکیل شده است. تبلور فرایندی است که زنجیرهای پلیمری خود را در یک الگوی مرتب و مکرر ترتیب می دهند. برای پلی اتیلن ، زنجیرها مولکول های طولانی و خطی تشکیل شده از تکرار واحدهای اتیلن هستند. در طول تبلور ، این زنجیرها به عقب و جلو روی خود می شوند تا لاملا را تشکیل دهند ، که نازک و صفحه ای هستند - مانند ساختارهای کریستالی.

میزان تبلور در پلی اتیلن بسته به عواملی مانند وزن مولکولی ، توزیع وزن مولکولی و وجود انشعاب می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) به طور معمول در مقایسه با پلی اتیلن چگالی کم (LDPE) درجه بالاتری از تبلور (حدود 60 - 80 ٪) دارد که به دلیل درجه بالاتر شاخه های کوتاه و طولانی زنجیره ای دارای تبلور کمتری (حدود 40 - 60 ٪) است.

مکانیسم های تبلور

دو مکانیسم اصلی تبلور پلی اتیلن وجود دارد: تبلور اولیه و تبلور ثانویه.

تبلور اولیه

تبلور اولیه زمانی اتفاق می افتد که پلیمر از حالت ذوب زیر دمای ذوب آن ($ t_m $) خنک شود. این کار با شکل گیری هسته ها شروع می شود ، که مناطق کوچکی هستند که زنجیره های پلیمری به روشی سفارش داده شده شروع به تراز کردن می کنند. این هسته ها می توانند به صورت همگن یا ناهمگن شکل بگیرند. هسته همگن به طور خودبخود در بخش عمده ای از ذوب اتفاق می افتد ، جایی که زنجیرهای پلیمری به طور تصادفی گرد هم می آیند تا هسته های پایدار تشکیل دهند. با این حال ، این فرایند به درجه قابل توجهی از سوپر کولینگ (خنک کننده زیر دمای ذوب تعادل) نیاز دارد. از طرف دیگر ، هسته ناهمگن بر روی سطح ذرات خارجی مانند ناخالصی ها ، مواد افزودنی یا دیواره های ظروف رخ می دهد. هسته ناهمگن در فرآیندهای صنعتی شایع تر است زیرا نیاز به سوپراپینگ کمتری دارد.

پس از تشکیل هسته ها ، زنجیره های پلیمری به سمت هسته ها پخش می شوند و به آنها وصل می شوند و باعث می شوند هسته ها به لاملا تبدیل شوند. رشد لاملا در یک جهت شعاعی رخ می دهد و ساختارهای کروی به نام کروی تشکیل می شود. میزان رشد کروی بستگی به عواملی مانند دما ، وزن مولکولی و میزان سوپر کولینگ دارد.

تبلور ثانویه

تبلور ثانویه پس از اتمام تبلور اولیه انجام می شود. این شامل ترتیب بیشتر زنجیره های پلیمری در مناطق آمورف بین لایه ها و کروی ها است. تبلور ثانویه یک فرآیند کندتر در مقایسه با تبلور اولیه است و می تواند در مدت زمان طولانی ، حتی در دمای اتاق ادامه یابد. این امر می تواند منجر به افزایش درجه تبلور و تغییر در خصوصیات مکانیکی و فیزیکی پلی اتیلن با گذشت زمان شود.

عوامل مؤثر بر تبلور پلی اتیلن

ساختار مولکولی

ساختار مولکولی پلی اتیلن تأثیر عمیقی بر رفتار تبلور آن دارد. همانطور که قبلاً ذکر شد ، میزان انشعاب بر تبلور تأثیر می گذارد. شاخه ها بسته بندی منظم زنجیرهای پلیمری را مختل می کنند و شکل گیری ساختارهای کریستالی سفارش داده شده را برای آنها دشوارتر می کند. بنابراین ، پلیمرهای دارای درجه بالاتری از انشعاب ، مانند LDPE ، در مقایسه با HDPE دارای تبلور کمتری و کروی های کوچکتر هستند.

وزن مولکولی نیز نقش دارد. پلی اتیلن های با وزن مولکولی بالاتر به طور کلی میزان تبلور کمتری دارند زیرا زنجیرهای طولانی تر برای تشکیل هسته ها مشکل بیشتری دارند و تراز می شوند. با این حال ، آنها می توانند پس از وقوع تبلور ، ساختارهای کریستالی کامل تری تشکیل دهند.

میزان خنک کننده

میزان خنک کننده در طول پردازش پلی اتیلن یک عامل مهم است. سرعت خنک کننده سریع می تواند منجر به درجه پایین تر از تبلور و اندازه های کروی کوچکتر شود. این امر به این دلیل است که زنجیره های پلیمری زمان کافی برای تراز کردن کامل و تشکیل ساختارهای بلوری بزرگ ندارند. از طرف دیگر ، سرعت خنک کننده آهسته به زنجیرها اجازه می دهد تا زمان بیشتری را برای پخش و ترتیب خود تنظیم کنند و در نتیجه درجه بالاتری از تبلور و کروی های بزرگتر ایجاد شود.

مطلب

مواد افزودنی مانند عوامل هسته ای می توانند به طور قابل توجهی بر تبلور پلی اتیلن تأثیر بگذارند. عوامل هسته ای موادی هستند که هسته ناهمگن را ترویج می کنند. آنها تعداد زیادی سایت را برای تشکیل هسته ها فراهم می کنند ، که باعث افزایش تعداد کروی ها و کاهش اندازه آنها می شود. این می تواند منجر به بهبود خصوصیات مکانیکی مانند افزایش سفتی و وضوح در محصول نهایی شود.

پیامدهای برنامه ها

رفتار تبلور پلی اتیلن تأثیر مستقیمی بر عملکرد آن در کاربردهای مختلف دارد.

برنامه های کاربردی

در برنامه های لوله ،لوله 9002 - 88 - 4برای اطمینان از مقاومت مکانیکی خوب ، مقاومت در برابر ترک خوردگی استرس محیطی و دوام طولانی مدت ، به درجه بالایی از تبلور نیاز دارد. HDPE به دلیل تبلور زیاد و ساختار خطی اغلب برای لوله ها استفاده می شود. کروی های بزرگ و چاه تشکیل شده در HDPE به سفتی و سختی عالی آن کمک می کند و آن را برای حمل آب ، گاز و سایر مایعات تحت فشار مناسب می کند.

برنامه های رشته ای

برایرشته 9002 - 88 - 4، مانند مواردی که در چاپ سه بعدی یا برنامه های نساجی استفاده می شود ، رفتار تبلور بر خصوصیات رشته ها تأثیر می گذارد. درجه کنترل شده از تبلور برای دستیابی به ثبات ، استحکام و انعطاف پذیری ابعاد خوب لازم است. با تنظیم شرایط پردازش و ساختار مولکولی پلی اتیلن ، می توانیم فرآیند تبلور را بهینه کنیم تا رشته ها با خواص مورد نظر تولید شود.

برنامه های فیلم

در برنامه های فیلم ،فیلم 9002 - 88 - 4نیاز به تعادل بین تبلور و شفافیت دارد. درجه پایین تر از تبلور می تواند به شفافیت بهتر منجر شود ، در حالی که درجه بالاتری از تبلور می تواند قدرت مکانیکی و خصوصیات مانع فیلم را بهبود بخشد. LDPE اغلب برای برنامه هایی که شفافیت مهم است استفاده می شود ، در حالی که HDPE برای برنامه هایی استفاده می شود که در آن خصوصیات قدرت و سد بسیار مهم است.

پایان

درک رفتار تبلور پلی اتیلن برای ما به عنوان یک تأمین کننده پلی اتیلن برای ارائه محصولاتی که نیازهای خاص آنها را برآورده می کند ، برای ما ضروری است. با کنترل عواملی مانند ساختار مولکولی ، میزان خنک کننده و استفاده از مواد افزودنی ، می توانیم فرآیند تبلور را برای دستیابی به خواص مورد نظر در محصول نهایی تنظیم کنیم. چه برای لوله ها ، رشته ها یا فیلم ها ، امکان دستکاری در تبلور پلی اتیلن به ما امکان می دهد راه حل های با کیفیت بالا را برای طیف گسترده ای از برنامه ها ارائه دهیم.

اگر علاقه مند به خرید پلی اتیلن برای برنامه خاص خود هستید ، ما از شما دعوت می کنیم تا برای یک بحث دقیق با ما تماس بگیرید. تیم متخصصان ما آماده است تا در انتخاب محصول مناسب پلی اتیلن و ارائه پشتیبانی فنی برای اطمینان از موفقیت پروژه شما کمک کند.

منابع

• Wunderlich ، B. (1973). فیزیک ماکرومولکولی: جلد 1 ، ساختار کریستال ، مورفولوژی ، نقص. مطبوعات دانشگاهی.
• هافمن ، جی دی ، و میلر ، RL (1997). تئوری تبلور پلیمری. پیشرفت در علوم پلیمر ، 22 (8) ، 1551 - 1618.
• Ziabicki ، A. (1976). اصول تشکیل فیبر: علم ریسندگی و نقاشی فیبر. ویلی - بینابینی.