بررسی اثر نانو ذرات خاک‌رس بر خواص پلی اتیلن اتصال عرضی شده۹۲- قسمت ۵

بررسی اثر نانو ذرات خاک‌رس بر خواص پلی اتیلن اتصال عرضی شده۹۲- قسمت ۵

ج) تعداد زنجیر با شاخه بلند[۱۹] (LCB )
افزایش تعداد LCB باعث می‌شود که حجم هیدرودینامیکی ماکرومولکول کاهش یابد. کوچک شدن اندازه مولکول باعث می‌شود برهمکنش­های درون مولکولی افزایش و برهمکنش­های بین مولکولی کا­هش یابد.کاهش این برهمکنش­ها موجب افزایش میزان پراکسید لازم برای رسیدن به درصد مشخصی از اتصالات عرضی می‌شود [۱۱].
در شکل ۲-۷ کاهش اندازه مولکول­های پلی‌اتیلن دارایLCB نسبت به پلی‌اتیلن خطی نشان داده‌شده است.

شکل ‏۲‑۷ یک شبکه شامل پلی اتلن خطی(سمت چپ) و یک شبکه شامل زنجیرهای پلی‌اتیلن دارای LCB(سمت راست) [۱۱].

 

جهت دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت abisho.ir مراجعه نمایید.

 

 

بررسی خواص پلی‌اتیلن اتصال‌عرضی شده

 

در بررسی خواص پلی‌اتیلن اتصال عرضی شده به وسیله‌ی پراکسید که توسط خنکدار و همکارانش، کانگ[۲۰] و همکارش و مانلی[۲۱] و همکارش انجام شد نتایج زیر به دست آمده است.
الف)خواص مکانیکی
در بررسی خواص مکانیکی پلی‌اتیلن اتصال عرضی شده نمودار تنش-کرنش شکل ۲-۸ به دست آمده است.

شکل ‏۲‑۸ نمودار تنش-کرنش برای HDPE اتصال عرضی نشده و اتصال عرضی شده در دمای C ۲۵ در درصدهای مختلف پراکسید [۶].
مشاهده شده است که با افزایش درصد پراکسید مدول یانگ و استحکام کششی کاهش می‌یابد. زیرا مدول و استحکام به نواحی بلوری برمی­گردندکه با افزایش اتصالات عرضی وکاهش این نواحی،کاهش می­یابند. همچنین مشاهده شده است که میزان تغییر طول در نقطه شکست نیز با افزایش درصد پراکسید، کاهش می‌یابد. زیرا با افزایش اتصالات عرضی شیمیایی، محدودیتی بر رفتار کششی اعمال می‌شود. به عبارت دیگر به علت کوتاه شدن طول سگمنت­های موجود برای کشش و کاهش احتمال سرخوردن زنجیرها، تغییر طول در نقطه شکست کاهش می‌یابد [۶,۱۵].
ب) خواص حرارتی
در بررسی خواص حرارتی، اثر ایجاد تصالات ‌عرضی بر روی فاز آمورف به کمک DMA و اثر آن روی فاز بلوری به کمک DSC مورد مطالعه قرار گرفته است که نتایج حاصل از آن به شرح زیر است:
با افزایش اتصالات عرضی، کاهش در دمای انتقال شیشه ­ای دیده شده است که به علت کاهش در میزان بلورینگی و افزایش تحرک زنجیرهاست[۶].
مطابق نمودار نشان داده شده در شکل ۲-۹ با افزایش در صد پراکسید، دمای ذوب، دمای کریستالیزاسیون و آنتالپی ذوب کاهش یافته است. که کاهش دمای ذوب به علت کاهش در سایز بلور­ها و کاهش آنتالپی ذوب به علت کاهش در کل مقدار بلورها گزارش شده است [۶,۱۶].

شکل ‏۲‑۹ نمودارDSC پلی‌اتیلن اتصال عرضی نشده و اتصال عرضی شده با ۵/۲% پراکسید [۶].

 

آنتی اکسیدانت ها

 

عایق کابل حین فرایند اکستروژن، ایجاد اتصالات عرضی و در زمان سرویس‌دهی با دماهای بالا روبه رو است. اکسیژن با غلظت کم در همه جا حضور دارد. به اندازه­ای که بتواند به پلیمر حمله کند و با ایجاد تخریب خواص ماده را تضعیف کند. بنابراین لازم است تا سیستم به وسیله‌ی مقدار مناسب پایدارکننده محافظت شود. برای تأمین پایداری حرارتی و اُکسایشی، غلظت کمینه­ی مشخصی از آنتی اکسیدانت باید در تمام طول عمر محصول در عایق باقی بماند. علاوه بر این برای کمینه کردن نفوذ به لایه‌های هادی اطراف باید سازگاری آنتی اکسیدانت مورد توجه قرار بگیرد. استفاده از سازگار کننده برای کمینه کردن مهاجرت به سطح مواد خام گرانولی که برای تولید کابل در فرایند اکستروژن به کار می­روند، اهمیت دارند. در صورت عدم استفاده از آنتی اکسیدانت، اتصال عرضی نابه­هنگام در اکسترودر رخ می‌دهد که باعث ایجاد نا یکنواختی و نقص در کابل‌های تولیدی می‌شود.انتخاب آنتی اکسیدانت­ها با توجه به نقش الکتریکی که کابل دارد دارای اهمیت است [۵].
در دماهای پایین حضور آنتی اکسیدانت به صورت منفی عمل می‌کند و در بازده پراکسید که نقش افزایش جرم مولکولی را دارد،کاهش دیده می‌شود. با افزایش دما، واکنش­های پارگی زنجیر افزایش می­یابند و وجود آنتی­اکسیدانت در این شرایط باعث حفظ جرم مولکولی در حضور و عدم حضور پراکسید می‌شود [۱۷].
آنتی اکسیدانت ­های مورد استفاده در عایق‌های پلی‌اتیلنی به دو دسته تقسیم می‌شوند:
الف)آنتی اکسیدانت­های اولیه
ب)آنتی اکسیدانت­های ثانویه
آنتی اکسیدانت­های اولیه رادیکال ها را در مرحله انتشار و قبل از واکنش با پلیمر مختل می‌کنند درحالی‌که آنتی اکسیدانت­های ثانویه با دخالت در مرحله­ شروع تجزیه پراکسید باعث تجزیه آن‌ ها به محصولات غیر رادیکالی می‌شوند. البته برخی از آنتی اکسیدانت های ثانویه توانایی جذب رادیکال ها را هم دارند [۱۸].
در کاربردهای پلی‌اتیلن اتصال‌عرضی شده مانند استفاده از آن‌ ها در صنعت سیم و کابل حضور آنتی اکسیدانت­های اولیه لازم است. برای تکمیل اثر آن­ها چه در فرایند ایجاد اتصالات ‌عرضی و چه در فرایند پیرشدگی اُکسایشی-حرارتی[۲۲] می‌توان از آنتی اکسیدانت­های ثانویه استفاده کرد.
از جمله آنتی اکسیدانت­های اولیه می‌توان به آنتی اکسیدانت­های فنولی اشاره کرد که خود به سه دسته تقسیم می‌شوند. این دسته‌بندی به صورت زیر است [۵] :

 

 

    • Unhindered

 

    • Semihindered

 

  • Hindeerd

 

مثال‌هایی از این آنتی اکسیدانت ها در جدول۲-۲ آورده شده است.
جدول ‏۲‑۲- نام و ساختار شیمیایی برخی آنتی اکسیدانت ها.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نوع
آنتی اکسیدانت
فرمول شیمیایی ساختار
اولیه
Unhinderd
اولیه
Semi
hindered
اولیه
hindered
ثانویه

 

گاستافسون[۲۳] و همکارانش در نمودار نشان داده شده در شکل ۲-۱۰ مقایسه­ ای بین این آنتی اکسیدانت ها انجام داده‌اند [۵].

شکل ‏۲‑۱۰ تغییرات مدول با درصد پراکسید(DCP ) برای آنتی اکسیدانت های فنولی :AO-1، AO-2 : Unhindered
و AO-3: Semihindered ، AO-4 و AO-5 وAO-6. : Hindered [5].
بهترین مقاومت در برابر اسکورچ[۲۴] برای آنتی اکسیدانت های فنولی unhindered گزارش شده است.
اثر آنتی اکسیدانت های مختلف بر واکنش ایجاد اتصالات ‌عرضی به ساختار مولکولی آن‌ ها نیز بستگی دارد. آنتی اکسیدانت های با جرم مولکولی کمتر و ممانعت فضایی کمتر به علت داشتن تحرک بیشتر راحت تر با رادیکال ها واکنش می‌دهند. بنابراین ایجاد اتصالات ‌عرضی را به شدت کاهش می­ دهند و پایداری را بهبود می‌بخشند. البته لازم به ذکر است که آنتی اکسیدانت های فنولی با جرم مولکولی کم ممکن است در دماهای بالای فرایند به راحتی تبخیر شوند و یا در طول زمان سرویس‌دهی به سطح محصول مهاجرت کنند درحالی‌که آنتی اکسیدانت های با جرم مولکولی بیشتر به علت داشتن سرعت نفوذ پایین در دماهای بالا و در زمان سرویس‌دهی پایداری بیشتری دارند [۱۸].

 

نانو کامپوزیت‌ها ی پلیمری

 

 

تعاریف اولیه

 

استفاده از آمیزه­های پلیمری متشکل از یک بستر پلیمری و مقداری ماده افزودنی جامد با هدف دستیابی به ویژگی­هایی فراتر از پلیمر پایه از دیرباز مورد توجه بوده است. برای دست‌یابی به خواص مورد نیاز جدای از نوع پلیمر، نوع و خصوصیات ساختاری پرکننده مورد استفاده نیز از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در انتخاب پرکننده باید به عوامل مؤثر و کلیدی مانند اندازه ذرات، شکل ذرات، توزیع ذرات، چسبندگی پلیمر -پرکننده، مشکلات استفاده از پرکننده مانند آلودگی ناشی از استفاده آن و قیمت پرکننده توجه کافی نمود.

دیدگاهتان را بنویسید

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