افت خواص مکانیکی پلاستیک‌ها در برابر UV

مقدمه

    قرار گرفتن دراز مدت مقابل نور خورشید، موجب تخریب و در نتیجه تغییر رنگ و افت خواص مکانیکی پلاستیک‌ها می‌شود. صنعتگران برای کنترل و کاهش میزان تخریب از مستربچ‌های UV استفاده می‌کنند. به‌منظور بررسی میزان عمر پلاستیک‌ها در برابر UV، از تست آب و هوازدگی Weathering استفاده می‌شود. همان‌طور که در مقاله قبل اشاره کردیم، تست‌های مختلفی به‌منظور ارزیابی میزان تخریب پلاستیک‌ها انجام می‌شود. هم‌چنین به اندازه‌گیری تغییر رنگ پلاستیک‌ها در برابر آفتاب، معرفی دستگاه رنگ‌سنجی و استاندارد رنگ در پروفیل پی وی سی اشاره کردیم. حال در این مقاله، یکی از تست‌های مکانیکی انجام‌شده بر قطعه پلیمری، در جهت اندازه‌گیری 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 به‌منظور ارزیابی مقاومت کششی قطعه در برابر نور خورشید انجام می‌شود.

شکل 1. نمایی از نمونه پلاستیکی تحت کشش در تست استحکام کششی

    همان‌طور که در شکل 2 دیده می‌شود، پلی‌اتیلن 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 ذکرشده در HDPE بیش‌تر از LDPE است. HDPE کاهشی نزدیک به 100 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

    دو نمودار زیر، تغییر استحکام کششی و کرنش در نقطه پارگی پلی‌پروپیلن (حاصل از فرآیند قالب‌گیری تزریقی در دماهای مختلف قالب) در طول قرارگیری در معرض نور آفتاب را نشان می‌دهد. در شکل 3 استحکام کششی با افزایش زمان قرارگرفتن در برابر یووی کاهش می‌یابد. هم‌چنین شکل 4 کاهش ازدیاد طول در نقطه پارگی در برابر UV را نشان می‌دهد.

شکل 3. استحکام کششی به‌عنوان تابعی از زمان قرار گرفتن در معرض یووی برای PP تزریقی تولیدشده با استفاده از دماهای مختلف قالب

شکل 4- حداکثر ازدیاد طول PP در معرض پرتو فرابنفش

    همان‌طور که در شکل 5 و 6 مشخص است، با افزایش زمان در معرض قرارگیری فیلم ایزوتروپیک پلی‌پروپیلن ایزوتاکتیک و فیلم غیر ایزوتروپیک LDPE در برابر یووی، نمونه ترد و شکننده‌تر شده و در مقدار کم‌تری از ازدیاد طول پاره می‌شود.

شکل 5. اثر تابش پرتوی فرابنفش بر روی منحنی‌های تنش کرنش فیلم ایزوتروپیک پلی‌پروپیلن ایزو تاکتیک 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 بیانگر این موضوع باشد که هم‌چنان می‌توان از این ماده در زیر نور خورشید استفاده کرد. برای افزایش مقاومت پلاستیک‌ها در برابر UV، از جمله پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن، از پایدارکننده‌های UV مانند HALS و جاذب‌های یووی استفاده می‌شود. جهت آشنایی بیش‌تر با مستربچ های UV شرکت آریا پلیمر، می‌توانید 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