فوم های polyole®n
سلول بسته شده مواد دو فازی هستند که در آن حباب های مجاور حباب در یک فاز مولکولی بزرگ قرار می گیرند. این مواد ناهمگن طیف گسترده ای از کاربردهای در بخش های مختلف بازار را پیدا کرده اند، به عنوان مثال، ساخت و ساز، بسته بندی، شناوری، خودرو، پزشکی و غیره.
به همین دلیل، کنترل، بهینه سازی و طراحی خواص فیزیکی این مواد، مراحل مهمی در توسعه مواد با خواص بهبود یافته و هزینه پایین را دربر دارد. مطالعات متعددی روی روابط ساختار خواص برای فومهای بسته بسته شده [4 ± 1] انجام شده است.
به طور گسترده ای پذیرفته شده است که خواص فیزیکی یک فوم خاص به عوامل بسیاری بستگی دارد.یک وابستگی کارکردی معمولی خواهد بود.
جایی که Xهر یک از ویژگی های فیزیکی،r، چگالی فوم،CC، ترکیب شیمیایی،PM، مورفولوژی پلیمر و GEنوع گاز محصور را نشان می دهد.
امروزه مطالعات بیشتر یا کمتر درباره تاثیر تراکم و ترکیب شیمیایی بر خواص فیزیکی وجود دارد. با این حال، اثر ساختار سلولی و مورفولوژی پلیمری تاکنون کامل نشده است. یک رویکرد به طراحی مواد، توسعه مدل های نظری مناسب است، که اجازه می دهد تا خواص فیزیکی مورد علاقه را بر اساس ویژگی های اصلی مواد میکروسکوپی و از لحاظ خواص فیزیکی مواد تشکیل دهنده تفکیک نماید.
با استفاده از این مدل ها خواص را می توان بدون تولید چنین مواد تخمین زده و بهترین ترکیبی از ویژگی های میکروسکوپی برای بهبود خواص آزمایش شده می تواند نتیجه گیری شود. نویسندگان مختلف به خواص مکانیکی و حرارتی فوم نزدیک شده اند. به منظور استفاده از مدل های موجود، لازم است بدانیم ویژگی های پلیمر که شامل دیواره های سلولی فوم می شود.
برای مواد سمی کریستالی، این خواص شناخته شده نیست و فرض شده است که خواص همان پلیمر در ورق جامد کریستالیزه شده می تواند به جای آن استفاده شود. با این حال، پلیمر در فوم در شرایط استثنایی، یعنی حضور دیواره های گاز(بیش از 2 میلی متر، که کوچکتر از ابعاد معمول اسفرولیت ها در یک صفحه جامد است).
بنابراین، باید انتظار داشت که پلیمر جامد در دیواره سلولی می تواند مورفولوژی متفاوتی داشته باشد و در نتیجه خواص مختلفی داشته باشد.
با توجه به اندیشه های قبلی، یک مطالعه تجربی بر روی ساختار سلولی و مورفولوژی پلیمری فوم های پلی اتیلن تولید شده توسط اتوکلاو محلول نیتروژن و به دمای اتاق خنک می شود.تمام فوم ها تحت شرایط مشابه شرایط خنک سازی قرار می گیرند.
جدول 1 مشخصات اصلی فوم های مورد مطالعه. rفوم چگالی است، Lضخامت است
میکروسکوپ الکترونی اسکن (SEM)، اسپکتروسکوپ رامان، کالریمتری اسکن کوانتومی دیجیتال(DSC)، اشعه ایکس اشعه(WAXD)ایکس پاناسونیکو تجزیه و تحلیل Dynamic Mechanical (DMA)برای مشخص کردن فوم ها در این کار ارائه شده است.
- مواد
کد محصول، چگالی اندازه گیری شده است. (r)، رنگ آشکار و ضخامت مواد مورد مطالعه در جدول 1 خلاصه شده است. تمام(LDPE)مواد بر اساس پلی اتیلن با ضخامت پایینهستند. فوم سیاه و سفید .LD70محتوای کم کربن سیاه را در ترکیب آن ارائهتقریبا 2٪ بر حسب(wt)می دهد.
LD50CNفوم درجه خاص طراحی شده برای برنامه های کاربردی که در آن هدایت الکتریکی بالاتر ضروری است. این مواد LDPEترکیبیو کربن سیاه با محتوای بالا این ماده است( 10 ± 12٪ وزن(..خصوصیات اصلی ورق جامد که برای تولید فوم استفاده می شود نیز در همان جدول ذکر شده است. این نمونه های فوم، فوم های پلی اتیلن بسته شده با پراکنده شده تولید شده توسط فرایند راه حل گاز نیتروژن با فشار بالا هستند و توسطZoteFoams Plcارائه شده است.
در این فرایند یک پلی-ole®nبا یک ماده پختی پراکسید ترکیب شده و اکسترود شده به عنوان یک برگ ضخیم است که از طریق یک اجاق داغ عبور می کند تا محتوای متقابل پیوند یابد. محتوای ژل تقریبا٪ 40 برای تمام فوم ها است.
ورق مشخص شده جامد از این مرحله از فرآیند گرفته شد.صفحات از ورق اکسترود شده برداشته شده و در یک اتوکلاو قرار می گیرند جایی که تحت فشار بالا قرار می گیرند. (چند صد بار گاز نیتروژن در دماهای بالاتر از نقطه نرم کننده پلیمر).
در این شرایط، نیتروژن به پلیمر حل می شود.در پایان مرحله راه حل و پس از خنک سازی، فشار به صفر اندازه گیری می شود.
اسلب هایی که در حال حاضر حاوی گاز نیتروژن برای انبساط هستند، پس از اتوکلاو دوم تحت فشار کم قرار می گیرند و دوباره در بالای نقطه ذوب پلیمر گرم می شوند. رها کردن فشار و سپس به گسترش کامل می انجامددر نهایت، اسلب ها از اتوکلاو دوم خارج می شوند و به دمای اتاق خنک می شوند.تمام فوم ها در معرض شرایط خنک کننده مشابه قرار می گیرند.
- تجربی
1.3 تراکم
اندازه گیری های تراکم بر اساس اصل ارشمیدس انجام شده است، با استفاده از پیکربندی اندازه گیری چگالی طراحی شدهبرای تعادلAT261 Mettler.
2.3 میکروسکوپ الکترونی اسکن شده
SEM برای ارزیابی نوع ساختار سلولی، توزیع اندازه سلول، اندازه سلول متوسط، متوسط ضخامت دیواره سلولی و کسر جرم در ستون ها مورد استفاده قرار گرفت.برای این منظور، مقطع فوم ها در دمای پایین به صورت میکروتومد برای ارائه یک سطح صاف، که پس از پوشش خلاء با طلاتوسطSEM با استفاده از میکروسکوپ JEOL JSM-820مورد بررسی قرار گرفت.
هر میکروگراف با به دست آوردن داده ها از خطوط 10 خطا مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. توزیع اندازه سلول با توجه به فاصله بین جفت دیواره های سلولی در طول خطوط گرایش حاصل شد.Magni®cationبا استفاده از فاکتور مناسب محاسبه شده از عامل Magni®ca-tionمورد توجه قرار گرفت.برای هر فوم حدود 400 سلول مورد بررسی قرار گرفت، این مقدار برای به دست آوردن یک جمعیت نمونه از ساختار سلولی مورد نیاز بود. یک کار قبلی نشان داده است که روش ارائه شده فوق برابر با روش تجزیه و تحلیل تصویری است که برای نویسندگان دیگر استفاده می شود. هر توزیع اندازه سلولی به وسیله مقدار میانگین (fm)، انحراف استاندارد نرمال (NSD)و عدم تقارن (AC)به صورت زیر مشخص می شود.
