کت های کابل، و ترکیبات نیمه رسانای بیان مشترک در زمینه کابل های ولتاژ متوسط و ولتاژ هستند اما آنها چه هستند; آن ها از چه چیزی ساخته شده چرا برخی از قابل تحمل و دیگر سخت هستند؟ آنها همه پلیمرها و کوپلیمرهای پلی اتیلن هستند.پس تفاوت بین آنها چیست؟ دو بخش اصلی از خانواده بزرگ و هنوز هم در حال رشد از پلاستیک و گرمانرم بر اساس رفتار خود را نسبت به گرما واکنش نشان می دهند. ترموستات یا پلاستیک های ترموسیتت، تنها یک بار در معرض حرارت قرار می گیرند و دوباره در حرارت بعدی نگهداری نمی شوند. پلی اتیلن عضو یک سری از ترکیبات شیمیایی مرتبط به نام پلی اتیلن است و یک ترموپلاستیک است. این مقاله عمدتا مربوط به پلی اتیلن و کوپلیمرهای آن است.
خواص فیزیکی رزین پلی اتیلن عمدتا نه تنها به خواص اولیه مولکولی مانند شاخه زنجیره کوتاه، وزن متوسط مولکولی و توزیع وزن مولکولی است. این خواص اساسی به نوبه خود توسط اندازه، ساختار و یکنواختی مولکول های پلی اتیلن کنترل می شود.
اتیلن یک C2H4 هیدروکربن گازدار متشکل از دو اتم کربن و چهار اتم هیدروژن است،مرتب شده به عنوان نشان داده شده در شکل 1 است. دو اتم کربن در مولکول اتیلن با یک ویژگی پیوندی قوی برای برخی از هیدروکربن ها نگهداری می شود.با این حال، تحت شرایط خاص، این پیوند باز خواهد شد، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است.
این یک مولکول اتیلن را برای پیوستن به دیگران فراهم می کند تا زنجیره ای را ایجاد کند که در آن تمام اتم های کربن مرتبط می شوند. چنین زنجیره ای از مولکول های اتیلن پلی اتیلن نامیده می شود زنجیرهای پلی اتیلن به شکل شیبدار یا دو بعدی نیستند، به عنوان شکل 3 به نظر می رسد.آنها یک شکل سه بعدی دارند، اتم های هیدروژن در امتداد یک زنجیره داخلی زیگ زاگ از اتم های کربن قرار می گیرند.
زنجیرهای پلی اتیلن ممکن است نسبتا کوتاه یا بسیار طولانی باشند و از هزاران اتم تشکیل شده باشند.در حقیقت، پلیمریزاسیون اتیلن مخلوطی از زنجیرهای طول نابرابر را ایجاد می کند؛ برخی از آنها ممکن است بسیار کوتاه باشد، حدود 12 مولکول یا کمتر، در حالی که دیگران غول های حاوی چند صد هزار واحد اتیلن هستند.هیچ پلی اتیلن تجاری وجود ندارد که به طور انحصاری از زنجیرها به همان اندازه که در شکل 3 ارائه شده است ساخته شده باشد.ساختار مولکولی اکثر رزین های پلی اتیلن کم چگالی بسیار پیچیده تر است. معاینه آزمایشگاهی نشان داد که برای هر 100 واحد اتیلن در زنجیره مولکولی تقریبا 1 تا 10 شاخه (بعضی از آنها به غیر از اتیلن) وجود دارد که از زنجیره رشد می کند. بنابراین مولکول یک زنجیره مستقیم نیست، بلکه یک تعداد زیادی از شاخه های کوتاه و بلند است. شکل 4 یک تصویر اساسی از یک زنجیره شاخه ای جانبی را نشان می دهد. شاخه ها به صورت سه بعدی، همانند شاخه های یک درخت در تمام جهات از مکان های مختلف در امتداد تنه، شعله ور می شوند. وجود چنین شاخه های جانبی دلیلی برای تغییرات در تعدادی از خواص فیزیکی مهم (مانند چگالی، سختی، انعطاف پذیری و ویسکوزیته ذوب) است که رزین های پلی اتیلن را تشخیص می دهند.
شاخه زنجیره تنها عارضه ساختار مولکولی نیست؛crosslinking (شکل 5) یکی دیگر است. چنین اتصال بین اتم های کربن در زنجیره های همسایه اتفاق می افتد. شبکه زنجیره های مولکولی متقاطع ممکن است با تعدادی از درختان به شدت شاخه ای که در کنار شاخه هایشان متحد شده اند مقایسه شود - یک ساختار مولکولی بسیار پیچیده و سه بعدی.
رزین های پلی اتیلن یا پلی اتیلن کوپلیمر به طور متقابل با هم ارتباط دارند برای پوشش سیم و کابل مفید است. رزین های این نوع ممکن است با محتوای بسیار زیاد از کربن سیاه یا سایر پرکننده ها ترکیب شوند. پیوند متقابل کنترل شده در رزین با خواص مقاوم در برابر فیزیکی و حرارت بدون آسیب رساندن به دیگر خواص ضروری است. با این حال، با پیوند مولکول های پلی اتیلن، پلیمر از یک گرمانرم به یک گرما سخت تغیر می کند و بنابراین نمی توان آن را ملایم و دوباره استفاده کرد. پلی اتیلن می تواند با افزودن یک پراکسید و اتصال مخلوط به گرما و فشار و یا تابش محصول نهایی با الکترون ها یا اشعه گاما ترکیب شوند. هر دو این فرآیندهای رادیکال آزاد هستند. یک روش جایگزین این است که در یک زنجیره پلیمری جایگزین سیلان را جابجا کنید که چندین واکنش را تحت تاثیر قرار می دهد و در نتیجه رطوبت حاصل می شود. این مکانیزم های مختلف اتصال متقابل بعدا مورد بحث قرار می گیرد.
سفارش و اختلال در پلی اتیلن
مولکول های پلی اتیلن همگی به صورت موازی با یکدیگر قرار ندارند. در بعضی مناطق جرم پلاستیکی، زنجیره های مولکولی، هر چند شاخه ای، به طور موازی بسته بندی می شوند و به شکل کریستال منظم به صورت موازی قرار می گیرند. در مناطق دیگر، زنجیرها به صورت تصادفی مانند اسپاگتیو آبجو مرتب شده اند. این ساختار آن چیزی است که شیمیدان آن را غیرمعمول می نامد. پلی اتیلن بالاتر از نقطه ذوب آن همیشه یک توده بی شکل است. پلی اتیلن که در دمای اتاق به طور کاملا بی رنگ می ماند، نرم و چرب است و در نتیجه برای عملیات اکستروژن یا قالب سازی بی فایده است. از طرف دیگر، پلی اتیلن کاملا بلورین احتمالا خیلی سخت و شکننده خواهد بود که مفید باشد. مخلوط مناسب مناطق بلورین و آمورف همان چیزی است که پردازنده نیاز به تولید محصولات نهایی دارد. شکل 6 توزیع مناطق کریستالی و آمورف را به صورت طرحی نشان می دهد. پلی اتیلن ضخیم و متوسط ساخته شده توسط فرآیند فشار بالا به طور کلی دارای بلورینگی در حدود 40 تا 60٪ هستند. رزین های پلی اتیلن با چگالی بالا از زنجیره های مولکولی تشکیل شده اند و تنها چند شاخه گاه به گاه دارند. بنابراین، زنجیرها را می توان از نزدیک بسته بندی کرد. نتیجه کریستالی بالاتر است، تا 80٪ هم می رسد. افزایش کریستالیزاسیون تأثیر تعیین شده بر برخی خواص ضرورت دارد. بالاتر از درجه بلوری بودن، رزین چسبیده است. تراکم، به نوبه خود، به طور مطلوب بر یک میزبان از ویژگی های محصول پایان می بخشد. یکی از این اثرات آسان درک کردن آن است. از آنجا که فضای کمتری بین زنجیره های مولکولی بیشتر بسته بندی شده وجود دارد، مقادیر ساخته شده از پلی اتیلن بسیار بلورین یا متراکم تر نسبت به گازها و رطوبت کمتر نفوذ می کنند. گازها و رطوبت به راحتی از طریق مناطق آمورف نفوذ می کنند. شاید به همان اندازه مهم است که میزان کریستالی بودن توزیع اندازه و اندازه مناطق بلوری است. اگر چه اطلاعات در این زمینه از شیمی پلیمری هنوز محدود است، با این حال، تغییرات در اندازه و توزیع اندازه مناطق کریستالی در پلی اتیلن باعث مقاومت در برابر ترک استرس، شکنندگی و دیگر خواص آن شناخته شده است. به طور کلی، برای یک مقدار مشخصی از بلورینگی در یک پلی اتیلن، توزیع یکنواخت از مناطق کوچک بلوری به مطلوب ترین خواص برای اکثر کاربرد های آن یافته شده است.
خواص مولکولیBASIC بر خصوصیات محصول و چربی تاثیر می گذارد
سه خواص مولکولی اصلی - شاخه زنجیره ای کوتاه، وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی - بیشترین خواص مکانیکی و حرارتی مورد نیاز برای پردازش پلی اتیلن و دستیابی به محصولات نهایی را دارند.تغییرات کوچک در ساختار مولکولی ممکن است به میزان قابل توجهی باعث بهبود یا کاهش برخی از این خواص شود. خواص الکتریکی یک رزین پلی اتیلن، از سوی دیگر، تنها
توسط این سه عامل مولکولی پایه تاثیر می گذارد.رزین های پلی اتیلن در حال حاضر در سراسر طیف وسیعی از تراکم، حدود 0.88g / ccبه 0.96g / ccدر دسترس است.
طبقه بندی تقسیم رزین های پلی اتیلن به پنج محدوده چگالی معمولا توسطASTMاستفاده می شود. این محدوده ها در جدول 1 نشان داده شده است. اولین رزین های پلی اتیلن، به عنوان مثالLDPE، همچنین به عنوان پلی اتیلن فشار بالا و یا پلی اتیلن معمولی شناخته می شود، دارای تراکم در محدوده 0.910 تا 0.926 گرم درccمی باشند.
به این ترتیب، زمانی این پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)، همچنین به عنوان پلی اتیلن خطی یا پلی اتیلن کم فشار شناخته می شود، که تراکم بین 0.940 تا 0.965 گرم / ccرا نشان دهد.
در اوایل دهه 1980، تکنیک های تولید پلی اتیلن با ضخامت خطی و اخیرا پلی اتیلن های چگالی کم (به عنوان مثال با تراکم کمتر از 0.910 گرم بر سانتی گراد) به خانواده رزین های پلی اتیلن معرفی شد.
