خواص مکانیکی پلاستیکها در برابر UV

افت خواص مکانیکی پلاستیکها در برابر UV

افت خواص مکانیکی پلاستیکها در برابر UV

مقدمه

قرار گرفتن پلاستیک‌ها به مدت زیاد مقابل نور خورشید موجب تخریب و در نتیجه از دست دادن و تغییر رنگ و افت خواص مکانیکی می‌شود. صنعتگران برای کنترل و کاهش میزان تخریب از مستربچ‌های uv استفاده می‌کنند. به منظور بررسی میزان عمر پلاستیکها در برابر UV از تست آبو هوازدگی weathering استفاده می‌شود. همانطور که در نوشته قبل اشاره کردیم، تست‌های مختلفی به منظور ارزیابی میزان تخریب پلاستیک‌ها انجام می‌شود. در نوشته قبل به اندازه گیری تغییر رنگ پلاستیکها 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 نوشته‌های گذشته 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 1: نمایی از نمونه پلاستیکی تحت کشش در تست استحکام کششی

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

همانطور 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 اشعه یووی کاهش می‌یابد. مقدار کاهش خواص مکانیکی ذکر شده در HDPE بیشتر از LDPE می‌باشد. HDPE کاهشی نزدیک به ۱۰۰ درصد در کرنش در نقطه پارگی را متحمل می‌شود.

شکل 2: درصد کاهش مقاومت کششی PE و ازدیاد طول طی قرارگیری در فضای باز در کوئینزلند استرالیا به مدت 1 سال

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 قالبگیری 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. همچنین شکل ۴ کاهش ازدیاد طول در نقطه پارگی در برابر uv را نشان می‌دهد.

شکل 3: استحکام کششی به عنوان تابعی از زمان قرار گرفتن در معرض یووی برای PP تزریقی تولید شده با استفاده از دماهای مختلف قالب

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 4: حداکثر ازدیاد طول PP در معرض اشعه ماوراء بنفش

شکل ۴: حداکثر ازدیاد طول PP در معرض اشعه ماوراء بنفش

همانطور 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 کمتری از ازدیاد طول پاره می‌شود.

شکل 5: اثر تابش اشعه ماوراء بنفش بر روی منحنی‌های تنش -کرنش فیلم ایزوتروپیک پلی پروپیلن ایزوتکتیک در دمای اتاق (اعداد روی منحنی‌ها نشان دهنده زمان تابش (h) است)

شکل ۵: اثر تابش اشعه ماوراء بنفش بر روی منحنی‌های تنش -کرنش فیلم ایزوتروپیک پلی پروپیلن ایزوتکتیک در دمای اتاق (اعداد روی منحنی‌ها نشان دهنده زمان تابش (h) است)

شکل 6: اثر تابش اشعه ماوراء بنفش بر روی منحنی تنش -کرنش فیلم غیر ایزوتروپیک پلی اتیلن با چگالی کم در دمای اتاق (اعداد روی منحنی‌ها نشان دهنده زمان تابش (h) است)

شکل ۶: اثر تابش اشعه ماوراء بنفش بر روی منحنی تنش -کرنش فیلم غیر ایزوتروپیک پلی اتیلن با چگالی کم در دمای اتاق (اعداد روی منحنی‌ها نشان دهنده زمان تابش (h) است)

پس از انجام تست تنسایل بر نمونه‌های قرار گرفته در معرض اشعه 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 همچنان می‌توان از این ماده در زیر نور خورشید استفاده کرد.

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

 

مراجع

http://digilib.k.utb.cz/bitstream/handle/10563/1469/va%20ek_2006_bp.pdf?sequence=1

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 *