عوامل مؤثر بر دانسیته پلاستیک‌ها (بخش دوم)

    همان‌گونه که در مقاله قبل دیدیم، روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری دانسیته پلاستیک‌ها وجود دارد. در بخش دوم از این مقاله، عوامل مؤثر بر دانسیته پلاستیک‌ها را بررسی می‌کنیم [1]. این عوامل عبارتند از:

• بلورینگی
• دما
• رطوبت
• افزودنی‌ها
• نرم‌کننده
• شاخه‌های جانبی
• حلال
• تاریخچه حرارتی
• تخلخل

عوامل مؤثر بر دانسیته پلاستیک‌ها

1) اثر بلورینگی

    هنگامی که پلیمرها در حال سردشدن از حالت مذاب هستند، می‌توانند در شرایط معین، به‌صورت ساختارهای منظم بلوری آرایش یابند. به‌طور کلی بلورینگی دانسیته پلاستیک را افزایش می‌دهد. نواحی کریستالی دانسیته بیش‌تری از نواحی آمورف دارند که باعث می‌شود چگالی ماده تا پانزده درصد (15%) افزایش پیدا کند. جدول زیر به‌خوبی بیانگر این مطلب است [2].

جدول 1. مقایسه دانسیته چند نوع پلاستیک در حالت آمورف و کریستالی

2) اثر دما

    دانسیته پلاستیک‌ها و بیش‌تر مواد، تحت تأثیر تغییرات دما قرار می‌گیرد. با افزایش دما، مولکول‌های پلاستیک فضای بیش‌تری را می‌گیرند، در نتیجه دانسیته کم می‌شود؛ ولی اگر دما کاهش پیدا کند ماده به‌اصطلاح آب رفته و دانسیته آن زیاد می‌شود. در شکل 1 تغییرات دانسیته بر حسب دما، برای LDPE نمایش داده شده است.

شکل 1. اثر تغییرات دما بر دانسیته در LDPE

3) اثر رطوبت

    هنگامی که رطوبت نسبی محیط بیش از هشتاد درصد (80%) باشد، آب موجود در هوا به داخل پلاستیک نفوذ می‌کند یا یک فیلم روی سطح پلاستیک تشکیل می‌دهد که باعث کاهش عمل‌کرد پلاستیک می‌شود؛ اما هنگامی که رطوبت نسبی در هوا کم‌تر از پنجاه درصد (50%) باشد، آب موجود در پلاستیک تبخیر می‌شود. اثر رطوبت بر دانسیته عمدتاً از طریق فرآیند جذب انجام می‌شود. پلاستیک‌هایی که به‌طور عادی آب را جذب می‌کنند، قطبی هستند و معمولاً نوعی از پیوند، به‌احتمال زیاد پیوندهای هیدروژنی مانند نایلون تشکیل می‌دهند. مطلب جالب توجه دراین‌باره این است که تغییرات رطوبت محیط، هیچ تأثیری بر دانسیته پلی‌اتیلن و پلی تترا فلورو اتیلن ندارد [4].

4) اثر افزودنی‌ها

    نمودار زیر اثر چند افزودنی از جمله کلسیم کربنات و تالک را بر دانسیته پلی‌پروپیلن نشان می‌دهد. همان‌طور که از نمودار واضح است، با اضافه کردن کلسیم کربنات، تالک و دیگر افزودنی‌ها به پلی‌پروپیلن، دانسیته آن افزایش پیدا می‌کند.

شکل 2. اثر چند افزودنی بر دانسیته پلی‌پروپیلن

5) اثر شاخه‌های جانبی

    اگر زنجیرهای پلیمری هیچ شاخه‌ای نداشته باشند، تقریباً به یک‌دیگر بسته شده و دانسیته ماده افزایش می‌یابد؛ ولی اگر زنجیرهای پلیمری شاخه‌های زیادی داشته باشند، زنجیرها نمی‌توانند به هم نزدیک و بسته شده، در نتیجه دانسیته کاهش می‌یابد [6]. مثال بارز آن انواع پلی‌اتیلن‌ها هستند. پلی‌اتیلن با دانسیته زیاد (HDPE)، پلی‌اتیلن با دانسیته متوسط (MDPE)، پلی‌اتیلن با دانسیته کم (LDPE)، پلی‌اتیلن خطی با دانستیه کم (LLDPE) و پلی‌اتیلن با دانسیته خیلی کم (VLDPE)، که عامل تفاوت دانسیته آنها با هم، شاخه‌های جانبی است.

شکل 3. مراحل شاخه‌دار شدن زنجیر پلیمری

منابع

[1]. http://blog.impactplastics-ct.com/blog/understanding-your-data-sheet-density-and-specific-gravity
[2]. https://polymerdatabase.com/polymer%20physics/Crystalline%20Polymers.html
[3]. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/crystalline-density
[4]. https://www.quora.com/Whats-the-effect-of-humidity-on-nylon-materials/answer/Cindy-Zhang-Haijia-Injection-Molding-Machine
[5و6].https://pdfs.semanticscholar.org/bf70/ccc1cf30500eb7447da395ddcab73e099a29.pdf https://www.rsc.org/Education/Teachers/Resources/Inspirational/resources/3.1.5.pdf

گردآورنده: حمیدرضا طیاری