عوامل موثر بر دانسیته پلاستیک ها

عوامل موثر بر دانسیته پلاستیک ها

عوامل موثر بر دانسیته پلاستیک ها (بخش دوم)

همان گونه که در مقاله قبل دیده شد روش های مختلفی برای اندازه گیری دانسیته پلاستیک ها وجود دارد. در بخش دوم از این مقاله، تأثیر عوامل مختلف بر دانسیته پلاستیک ها را بررسی می کنیم.[۱] این عوامل عبارتند از:

  • بلورینگی
  • دما
  • رطوبت
  • افزودنی ها
  • نرم کننده
  • شاخه های جانبی
  • حلال
  • تاریخچه حرارتی
  • تخلخل

اثر بلورینگی

هنگامی که پلیمرها در حال سردشدن از حالت مذاب هستند، می توانند در شرایط معین به صورت ساختارهای منظم بلوری آرایش یابند. به طور کلی بلورینگی دانسیته پلاستیک را افزایش می دهد؛ نواحی کریستالی دانسیته بیش تری از نواحی آمورف دارند که باعث می شود چگالی ماده تا پانزده درصد(%۱۵) افزایش پیدا کند. جدول زیر به خوبی بیانگر این مطلب است.[۲]

جدول۱– مقایسه دانسیته چند نوع پلاستیک در حالت آمورف و کریستالی

نام پلاستیکدرجه بلورینگی (%)دانسیته کریستال (gr/cm3)دانسیته آمورف (gr/cm3)
نایلون۳۵-۴۰۱/۲۴۱/۰۸
پلی اتیلن ترفتالات۳۰-۴۰۱/۵۰۱/۳۳
پلی تترا فلورو اتیلن۶۰-۸۰۲/۳۵۲
پلی پروپیلن (ایزوتاکتیک)۷۰-۸۰۰/۹۵۰/۸۵
پلی اتیلن سنگین ۷۰-۸۰۱ ۰/۸۵
پلی اتیلن سبک۴۰-۵۵۱ ۰/۸۵

اثر دما

دانسیته ی پلاستیک ها و بیش تر مواد، تحت تأثیر تغییرات دما قرار می گیرد؛ با افزایش دما، مولکول های پلاستیک فضای بیش تری را می گیرند، در نتیجه دانسیته کم می شود. ولی اگر دما کاهش پیدا کند ماده به اصطلاح آب رفته و دانسیته ی آن زیاد می شود. در شکل ۱ تغییرات دانسیته بر حسب دما، برای LDPE، نمایش داده شده است.

تغییرات دانسیته با دما
شکل۱- اثر تغییرات دما بر دانسیته در LDPE

اثر رطوبت

هنگامی که رطوبت نسبی محیط بیش از هشتاد درصد (%۸۰) باشد، آب موجود در هوا به داخل پلاستیک نفوذ می کند یا یک فیلم روی سطح پلاستیک تشکیل می دهد، که باعث کاهش عملکرد پلاستیک می شود. اما هنگامی که رطوبت نسبی در هوا کم تر از پنجاه درصد(%۵۰) باشد، آب موجود در پلاستیک، تبخیر می شود. اثر رطوبت بر دانسیته عمدتاً از طریق فرآیند جذب انجام می شود؛ پلاستیک هایی که به طور عادی آب را جذب می کنند قطبی هستند و معمولاً نوعی از پیوند، به احتمال زیاد پیوندهای هیدروژنی مانند نایلون، تشکیل می دهند. مطلب جالب توجه در این باره این است که تغییرات رطوبت محیط، هیچ تأثیری بر دانسیته پلی اتیلن و پلی تترا فلورو اتیلن ندارد.[۴]

اثر افزودنی ها

اثر کلسیم کربنات و تالک بر دانسیتۀ پلی پروپیلن

نمودار زیر اثر چند افزودنی از جمله کلسیم کربنات و تالک را بر دانسیته پلی پروپیلن نشان می دهد. همان طور که از نمودار واضح است با اضافه کردن کلسیم کربنات، تالک و دیگر افزودنی ها به پلی پروپیلن، دانسیته آن افزایش پیدا می کند.

اثر افزودنی بر دانسیته پلی پروپیلن
شکل۲- اثر چند افزودنی بر دانسیته پلی پروپیلن

اثر شاخه های جانبی

اگر زنجیرهای پلیمری هیچ شاخه ای نداشته باشند، تقریباً به یکدیگر بسته شده و دانسیته ماده افزایش می یابد؛ ولی اگر زنجیرهای پلیمری شاخه های زیادی داشته باشند، زنجیرها نمی توانند به هم نزدیک و بسته شده، در نتیجه دانسیته کاهش می یابد.[۶] مثال بارز آن انواع پلی اتیلن ها هستند؛ پلی اتیلن با دانسیته زیاد (HDPE)، پلی اتیلن با دانسیته متوسط (MDPE)، پلی اتیلن با دانسیته کم (LDPE)، پلی اتیلن خطی با دانستیه کم (LLDPE) و پلی اتیلن با دانسیته خیلی کم (VLDPE) هستند که عامل تفاوت دانسیته آن ها با هم، شاخه های جانبی است.

شاخه دار شدن پلیمر
شکل۳- مراحل شاخه دار شدن زنجیر پلیمری

منابع:

[۱]. http://blog.impactplastics-ct.com/blog/understanding-your-data-sheet-density-and-specific-gravity

[۲]. https://polymerdatabase.com/polymer%20physics/Crystalline%20Polymers.html

[۳]. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/crystalline-density

[۴]. https://www.quora.com/Whats-the-effect-of-humidity-on-nylon-materials/answer/Cindy-Zhang-Haijia-Injection-Molding-Machine

[۵و۶].https://pdfs.semanticscholar.org/bf70/ccc1cf30500eb7447da395ddcab73e099a29.pdf https://www.rsc.org/Education/Teachers/Resources/Inspirational/resources/3.1.5.pdf

گردآورنده:

حمیدرضا طیاری

پاسخی بگذارید

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