پلاستیک ها به دو گروه اصلی تقسیم می شوند ، گرمانرم و گرماسخت گرمانرم ها مواد پلاستیکی هستند که در اثر حرارت به راحتی تغییر شکل می دهند و جریان می یابند. این مواد را می توان چندین بار قالب گیری کرد و مورد استفاده قرار داد. گرماسخت ها مواد پلاستیکی هستند که تحت حرارت پخت می شوند و شکل می گیرند، این مواد پس از شکل گیری سخت می شوند و دیگر در اثر گرم شدن تغییر شکل نمی دهند. از هر دو دسته برای تولید لوله های پلاستیکی استفاده میشود.

پلاستیک های گرمانرم شامل پلی اتیلن، پلی پروپیلن و پلی وینیل کلراید (Pvc) می شود. پلاستیک های گرماسخت پیش از شبکه ای شدن شبیه به پلاستیک های گرمانرم هستند. فرآیند شبکه ای شدن معمولا همزمان یا بلافاصله بعد از شکل دهی محصول نهایی انجام می شود. وقتی یک قطعه گرماسخت مورد اعمال حرارت قرار می گیرد، تجزیه در دمایی پایین تر از دمای ذوب اتفاق می افتد.

ساختار پلی اتیلن


اولین واحد برای تولید پلی اتیلن، گاز اتیلن است، گازی بی رنگ که از دو اتم کربن با پیوند دو گانه و ۴ اتم هیدروژن تشکیل شده است. پلی اتیلن از ایجاد پیوند کووالانسی بین مولکول های اتیلن تشکیل می شود.

در حال حاضر، سه روش اصلی کم فشار برای تولید پلی اتیلن وجود دارد:

  • روش فاز گازی
  • روش دوغابی
  • روش فاز مایع

فرآیند پلیمریزاسیون اتیلن با استفاده از کاتالیست های مختلف، تحت شرایط مختلف فشار و دما، و در راکتورهای با طراحی های کاملا متفاوت قابل انجام است. می توان اتیلن را با مقدار کمی از سایر مونومرها از قبیل بوتن، پروپیلن، هگزن و اکتن، پلیمریزه کرد. به مونومرهای افزوده شده به اتیلن کومونومر و این روش پلیمریزاسیون، کوپلیمریزاسیون گفته می شود. کوپلیمریزاسیون منجر به بروز اصلاحات اندکی در ساختار شیمیایی می گردد. این اصلاحات موجب بهبود برخی ویژگی های پلیمر مثل چگالی، چقرمگی، سختی و طول عمر می شود. پلیمرهایی که بدون کومونومر تولید می شوند ، هوموپلیمر نامیده می شوند.

شاخص های پلیمر پایه

شاخص های پلیمر پایه

پلی اتیلن باسه شاخص مهم که تاثیر زیادی در فرآیندها و ویژگی های نهایی آن دارند، توصیف می شود:

  • چگالی
  • وزن مولکولی
  • توزیع وزن مولکولی

چگالی

پلی اتیلن اولین بار در فرآیندهای تحت فشار بالا تولید شد که منجر به تولید محصولی با «شاخه های جانبی» قابل ملاحظه گردید. از آنجایی که شاخه های جانبی مانع از قرار گرفتن تنگا تنگ زنجيرها می شود، ماده حاصل از این روش، چگالی نسبتا کمی داشت که به همین دلیل آن را پلی اتیلن سبک نامیدند. با گذشت زمان و تولید گریدهای PE با درجه شاخه ای شدن متفاوت، نیاز به طبقه بندی این مواد بر اساس استاندارد تعیین چگالی ( استاندارد ملی ۱-۷۰۹۰) نمود یافت.

نوعچگالی
10/910-0/925 (سبک)
20/926-0/940 (متوسط)
30/959-0/941 (سنگین)
40/960 و بیشتر (سنگین، هوموپلیمر)

نوع پلی اتیلن 1 سبک (LDPE) است که اغلب با فرآیندهای پرفشار تولید شده است. چگالی پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE) نیز در همین محدوده قرار می گیرد. نوع 2 پلی اتیلن با چگالی متوسط است که با هر دو فرآیند پرفشار و کم فشار تولید می شود. نوع 3 و 4 پلی اتیلن های سنگین (HDPE) هستند. مواد نوع3معمولا با استفاده از مقدار کمی کومونومر (عموما بوتن یا هگزن) که برای کنترل میزان شاخه ای شدن زنجیر مورد استفاده قرار می گیرد، تولید می شود. کنترل میزان شاخه ای شدن منجر به بهبود عملکرد در کاربردهایی می شود که شامل تنش های خاصی هستند. از آنجا که در فرآیند پلیمریزه کردن پلی اتیلن نوع 4 فقط از اتیلن استفاده می شود، از آن به هوموپلیمر یاد می شود که این موضوع باعث شکل گیری ماده ای با کمترین انشعاب با بالاترین چگالی ممکن می شود.

وزن مولکولی

وزن مولکولی


اندازه یک مولکول پلیمر توسط وزن مولکولی آن بیان می شود. وزن مولکولی تاثیر بسزایی بر فرآیند پذیری و خواص فیزیکی و مکانیکی نهایی پلیمر دارد. معمولا تغییرات طول زنجیر پلیمر تابعی از کاتالیست، شرايط پلیمریزه شدن، و نوع فرایندهای بکار رفته است. از آنجایی که پلیمرها شامل مولکول هایی با طول های متفاوت هستند، وزن مولکولی معمولا به عنوان مقدار میانگین بیان می شود. استحکام بلند مدت، چقرمگی، ضربه پذیری و مقاومت در برابر خستگی با افزایش وزن مولکولی، افزایش می یابند. وزن مولکولی بر قابلیت جریان یافتن پلیمر در حالت مذاب تاثیر می گذارد. روش استاندارد برای اندازه گیری آهنگ جریان مذاب (MFI)، در استاندارد ملی ۶۹۸۰ تشریح شده است. نرخ جریان مذاب عبارت است از وزنی از ماده که در عرض ۱۰ دقیقه از روزنه دستگاه اندازه گیری نرخ جریان مذاب عبور می کند.

می توان از نرخ جریان مذاب به عنوان راهنمای حدودی وزن مولکولی و فرآیند پذیری پلیمر استفاده کرد. مواد با وزن مولکولی پایین، به راحتی از روزنه جریان می یابند و نرخ جریان مذاب بالایی دارند. زنجیره های بلندتر، در مقابل جریان یافتن مقاومت می کنند و نرخ جریان مذاب پایینی دارند. روش های پیچیده دیگر از جمله کروماتوگرافی ژل تراوایی (GPC) نیز برای تعیین وزن مولکولی و توزیع آن موجود است. اساس کار GPC عبارت است از حل کردن پلیمر در یک حلال و تزریق محلول به درون یک ستون. این ستون حاوی مواد متخلخلی است که حرکت زنجیرهای مختلف پلیمری را در هنگام جریان یافتن در ستون بر اثر اعمال فشار، کند می کنند. مدت زمانی لازم طول برای عبور پلیمر از ستون بستگی به طول زنجیرهای پلیمری دارد.

اثر توزیع وزن مولکولی بر خواص پلیمر


معمولا توزیع اندازه مولکول ها در یک پلیمر پلی اتیلنی، از یک منحنی توزیع نرمال گوسی تبعیت می کند. پلیمری با توزیع وزن مولکولی باریک، دارای مولکول هایی است که از نظر وزن مولکولی تقریبا با یکدیگر یکسان هستند. چنین پلیمری با آهنگ سريع تر و یکنواخت تری بلورین می شود. قطعه حاصل از این بلورینگی کمتر تاب برمی دارد.

پلیمری که زنجیره هایی با طول های مختلف از کوتاه تا بلند دارد، توزیع وزن مولکولی عريض دارد. مواد با این نوع توزيع وزن مولکولی، مقاومت خوبی در برابر رشد آرام ترک (SGC)، همچنین مقاومت در برابر ضربه و فرآیند پذیری خوبی دارند. برخی پلیمرها توزیع مولکولی دوقله ای و چند قله ای دارند که بیانگر وجود مخلوطی از دو جمعیت پلیمری مختلف است که هر یک وزن مولکولی متوسط و توزیع وزن مولکولی به خصوص خود را دارند. جدیدترین نسل لوله های HDPE اکثرا با توزیع وزن مولکولی دوقله ای تولید می شوند. آنها از مقاومت منحصر بفرد در برابر رشد آرام ترک (SCG) ، بهبود چشمگیر در عملکرد بلند مدت، تحمل فشارهای بالاتر و یا ظرفیت جریانی بیشتر، و بهبود مقاومت در برابر مواد شیمیایی برخوردارند. پلیمرها با چگالی و شاخص جریان مذاب (MI) یکسان، می توانند توزیع وزن مولکولی بسیار متفاوتی داشته باشند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *