افت خواص مکانیکی پلاستیک ها در برابر UV

مقدمه

قرار گرفتن پلاستیک ها به مدت زیاد مقابل نور خورشید موجب تخریب و در نتیجه تغییر رنگ و افت خواص مکانیکی می‌شود. صنعتگران برای کنترل و کاهش میزان تخریب از مستربچ‌های UV استفاده می‌کنند. به منظور بررسی میزان عمر پلاستیک ها در برابر UV از تست آب و هوازدگی Weathering استفاده می‌شود. همان طور که در مقاله قبل اشاره کردیم، تست‌های مختلفی به منظور ارزیابی میزان تخریب پلاستیک ها انجام می‌شود. هم چنین به اندازه گیری تغییر رنگ پلاستیک ها در برابر آفتاب، معرفی دستگاه رنگ سنجی و استاندارد رنگ در پروفیل پی وی سی اشاره کردیم. حال در این مقاله، یکی از تست‌های مکانیکی انجام شده بر قطعه پلیمری در جهت اندازه گیری میزان مقاومت آن در برابر نور یووی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

استحکام کششی

در مقالات به معرفی آزمون کشش پلیمرها پرداخته شد. در این مطالعه این آزمون به منظور ارزیابی مقاومت کششی قطعه در برابر نور خورشید انجام می‌شود.

شکل ۱- نمایی از نمونه پلاستیکی تحت کشش در تست استحکام کششی

همان طور که در شکل ۲ دیده می‌شود، پلی اتیلن سبک و سنگین در معرض طولانی مدت نور خورشید دچار تخریب و افت خواص مکانیکی می‌شوند. طبق این شکل استحکام کششی و کرنش در نقطه پارگی طی قرارگیری در مقابل پرتو یووی کاهش می‌یابد. مقدار کاهش خواص مکانیکی ذکر شده در HDPE بیش تر از LDPE است. HDPE کاهشی نزدیک به ۱۰۰ درصد در کرنش در نقطه پارگی را متحمل می‌شود.

شکل ۲- درصد کاهش مقاومت کششی PE و ازدیاد طول طی قرارگیری در فضای باز در کوئینزلند استرالیا به مدت ۱ سال

دو نمودار زیر تغییر استحکام کششی و کرنش در نقطه پارگی پلی پروپیلن (حاصل از فرایند قالب گیری تزریقی در دماهای مختلف قالب) در طول قرارگیری در معرض نور آفتاب را نشان می‌دهد. در شکل ۳ استحکام کششی با افزایش زمان قرارگرفتن در برابر یووی کاهش می‌یابد. هم چنین شکل ۴ کاهش ازدیاد طول در نقطه پارگی در برابر UV را نشان می‌دهد.

شکل ۳- استحکام کششی به عنوان تابعی از زمان قرار گرفتن در معرض یووی برای PP تزریقی تولید شده با استفاده از دماهای مختلف قالب
شکل ۴- حداکثر ازدیاد طول PP در معرض پرتو فرابنفش

همان طور که در شکل ۵ و  ۶ مشخص است با افزایش زمان در معرض قرارگیری فیلم ایزوتروپیک پلی پروپیلن ایزوتکتیک و فیلم غیر ایزوتروپیک LDPE در برابر یووی نمونه ترد و شکننده تر شده و در مقدار کم تری از ازدیاد طول پاره می‌شود.

شکل ۵- اثر تابش پرتو فرابنفش بر روی منحنی‌های تنش کرنش فیلم ایزو تروپیک پلی پروپیلن ایزو تاکتیک در دمای اتاق
شکل ۶: اثر تابش پرتو فرابنفش بر روی منحنی تنش کرنش فیلم غیر ایزو تروپیک پلی اتیلن با دانسیته کم در دمای اتاق

پس از انجام تست تنسایل روی نمونه‌های قرار گرفته در معرض پرتو UV، بسته به کاربرد نمونه موردنظر، میزان کاهش استحکام کششی می‌تواند تخریب ماده و عدم امکان استفاده از ماده را نشان دهد و یا این که بیان گر این موضوع باشد که هم چنان می‌توان از این ماده در زیر نور خورشید استفاده کرد.

برای افزایش مقاومت پلاستیک ها در برابر UV از جمله پلی اتیلن و پلی پروپیلن از پایدارکننده‌های UV مانند HALS و جاذب های یووی استفاده می‌شود. جهت آشنایی بیشتر با مستربچ های UV شرکت آریا پلیمر می توانید با کارشناسان این شرکت تماس بگیرید.

منابع:

Raab, M., et al., The effect of ultraviolet light on the mechanical properties of polyethylene and polypropylene films. Journal of Applied Polymer Science, 1982. 27(7): p. 2457-2466.

Javadi, Y., M.S. Hosseini, and M.K.R. Aghjeh, The effect of carbon black and HALS hybrid systems on the UV stability of high-density polyethylene (HDPE). Iranian Polymer Journal, 2014. 23(10): p. 793-799

گردآورنده:

اسما نورمحمد

دیدگاهتان را بنویسید

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