مقاله در مورد شيمي و خواص شیمیایی

 

فهرست

 

 

 

افزايش ديسكوزيته/ انجماد

 

شبكه اي شدن

 

فرايند اكستروژن

 

خواص و ارتباط آن با ساختار فوم

 

تعريف خواص رئولوژيكي  

 

تئوري انبساط:  Theory  Of Expansion

 

 

 

 

 

 

 

 

 

لاية نازك پلاستيك مذاب در ديوارة فوم ناپايدار است و اگرتثبيت شود اين ديوارة نازك پاره شده فرو مي ريزد.دو روش براي تثبيت ديوارة سلهاي فوم وجود دارد كه معمولاَ مورد استفاده قرار مي گيرند:

 

1- افزايش ديسكوزيته/ انجماد        Solidification/Viscosity

 

2- شبكه اي شدن                      Crosslinking

 

 

 

افزايش ديسكوزيته/ انجماد:

 

زماني كه از يك مايع و يا گاز به عنوان عامل ايجاد فوم در پلاستيك استفاده مي شود، در اصل از تغييرخواص فيزيكي آن عامل براي ايجاد فوم استفاده مي شود. براي بروز اين تغيير در خواص با حذف عامل فشار (Decompression)سيستم پليمر + عامل فوم ناپايدار شده و جهت نيل به پايداري عامل فوم تبخير منسط مي شود. تبخير عامل فوم در اثر مجموعه اي از عوامل زير باعث افزايش ديسكوزتية مذاب پليمر و در نهايت جامد شدن ديوارة سلها قبل از پارگي مي شود:

 

-  با حذف عامل فشار و ناپايداري ترموديناميكي حاصل عامل دوم منبسط مي شود.

 

-   انبساط فرايندي گرماگير است و بدن وسيله مقداري از انرژي حرارتي ديوارة سلها را جذب مي كند.

 

-   با نازك تر شدن ديوارة سلها عامل ايجاد فوم از اين ديواره عبور كرده و تبخير مي شود. فرايند تبخير هم فرايندي گرماگير بوده و افزايش ديسكوزيتة مذاب و انجماد ديوارة سلها را تسريع مي نمايد.

 

-   علاوه بر عوامل فوق تبادل حرارتي به محيط اطراف نيز را مي توان بر شمرد.

 

مي بينيم كه در اين حالت نه تنها حرارتي از بيرون به پليمر اعمال نمي شود بلكه مجموعة عوامل موثر در فوي شدن، تأثير خود را به وسيله حذف گرما در سيستم اعمال مي كنند. كه فاكتور شروع كنندة همگي اين عوامل، ايجاد ناپايداري ترموديناميكي در اثر كاهش فشار است.

 

شبكه اي شدن:

 

در اين حالت بر خلاف حالت اول كه عامل افزايش ديسكوزيته، جذب انرژي گرمائي از سيستم بوده است، به سيستم انرژي حرارتي داده مي شود. چرا كه عامل افزايش ديسكوزيته ايجاد پيوندهاي عرضي در مذاب پليمر است به بيان ديگر با حرارت دادن / يا با اعمال انرژي از انواع ديگر، اتصالات عرضي شيميائي بين مولكولهاي پليمر ايجاد مي شود و اين اتصالات عرضي باعث افزايش سريع ديسكوزيته و در نتيجه مثبت ديوارة سلها مي گردند. از طرف ديگر حرارت باعث تجزية عامل فوم مي شود و با ايجاد گاز از عوامل فوم پخش شده در پليمر مذاب پليمر شروع به انبساط مي كند و به طور همزملن افزايش ديسكوزيته نيز از انبساط سريع در اثر فايل فوم جلوگير مي نمايد.

 

اين اتصالات عرضي مي تواند به وسيله استفاده از عوامل شيميايي ايجاد شود. اين عوامل شيمياييشناخته شده مانند پراكسيدها در اثر حرارت تجزيه شده و با ايجاد راديكالهاي آزاد زنجيره هاي شكسته شدة پليمر را به هم متصل مي كنند. در اثر ايجاد اين اتصالات عرضي ديسكوزيتةكششي

 

(Elongational Viscosity) مذاب پليمر افزايش يافته و باعث تثبيت ديوارة فوم مي گردد. گاهي براي ايجاد اين اتصالات عرضي به جاي استفاده از عوامل شيميايي از اشعه هاي پرانرژي استفاده مي شود. كه نقاط مستعد اتصال به يكديگر در اثر تابش اين پرتوهاي پرانرژي ايجاد مي گردند.

 

در دياگرام ديسكوزيته –دماي زير، پايداركردن ديوارة سلهاي فوم به صورت شماتيك نشان داده شده است.

 

شبكه اي كردن ناحية رابري را توسعه مي دهد و لذا محدودة دمائي فرايند توليد فوم بسيار وسيع شده و كار تهيه و روان تر انجام مي گيرد.

 

روشهاي مختلف توليد فوم هاي پلي ادلفيني در جدول زير خلاصه شده است. توليد دانه هاي بيش فوم شده به دو روش بچ و پيوسته قابل توليد است.

 

بهتر است در اينجا انواع مختلف Patكه مربوطند ذكر شوند.

 

نكته حائز اهميت دراين حالت داشتن اطلاعات كافي و تسلط كامل به فرايندهاي موثر در ايجاد فوم است. همانگونه كه بيان شد در اثر اعمال حرارت عامل فوم كننده شيميايي تجزيه شده و عناصر اصلي ايجاد فوم را از خود آزاد مي كند. همزمان عامل حرارت بواسطه تجزيه عوامل شبكه اي كننده باعث افزايش ديسكوزيتة پليمر مي گردد كه بايد دانست كه تأثيرات هر كدام از اينها بر روي ديگري چگونه است . يعني ارتباط تأثيرات متقابل انبساط حجمي، تجزية عوامل فوم كننده و شبكه اي شدن به يكديگر بايد مشخص و تحليل شده باشد. در شكل 17 رابطة اين سه اتفاق و پديده براي حالت شبكه اي شدن با تابش پرتوهاي پرانرژي و يا عوامل شيميايي به تصوير كشيده شده است. د رفرايند شبكه اي كردن با پرتوهاي پرانرژي، ايجاد اتصالات عرضي قبل از تجزيه عوامل فوم كننده و انبساط فوم كه به طور همزمان اتفاق مي افتند خاتمه يابد.لذا اين فرايند دو برابر سريع تر از فرايند شبكه اي كردن با عوامل شيميايي به پيش ميرود، چرا كه سرعت اعمال حرارت با سرعت شبكه اي شدن محدود نمي شود

 

(51)انتخاب مواد اوليه و كنترل فرايند در حاليكه از يك پراكسيد به عنوان عامل شبكه اي كننده استفاده مي شود و در شرايط اتمسفر يك بسيار مشكل است(92و91) . همنگونه كه در شكل 17 مشخص است، مقداري از شبكه اي شدن قبل از تجزيه عوامل فوم كننده اتفاق (الف-2)انبساط به كمك عوامل تبخير شونده و فوم كنندة آلي

 

مواد آلي كه در اثر تبخير باعث توليد فوم مي گردند در توليد فوم هاي پلي اولفيني با دانستة كم از شيتهاي فوي گرفته تا دانه هاي فوم قابل قالبگيري با روش پيوسته و يا بچ مورد استفاده قرار مي گيرند. انواع بسيار متنوع و مختلفي در توليد اين فوم ها مورد استفاده قرار مي گيرند كه دربارة آنها بحث             مي شود.

 

فرايند اكستروژن:

 

فرايند اكستروژن فرايندي ساده و بسيار اقتصادي است. در اين فرايند لذاكسترودري استفاده مي شود كه عوامل ايجاد فوم كه ماده اي شديداَ تبخير شونده هستند بتواند وارد استوانة اكسترودر شده و درنقطه  مناسب به مذاب پليمر تزريق گردد. فاصلة باقيماندة تا خروج لذا اكسترودر اين عامل ايجاد فوم بتواند با مذاب پليمر مخلوط شده و مخلوط همگن را ايجاد نمايد سپس بايد در از آنجا كه استوانة –بارل –اكسترودر داغ است و فشار بخار عوامل ايجاد فوم در آن دما بسيار بالاست، ابزاري كه براي تزريق عوامل فوم كننده در مذاب پليمر مورد استفاده قرار مي گيرد. بايد بتواند اين فشار بالا را تأمين نمايد و همواره اين اطمينان باشد كه مواد و عوامل فوم كننده با دوز مشخص و مورد نظر كه از بيش تعيين شده است به استوانة اكسترودر وارد مي شود.

 

سپس مخلوط حاصل خنك مي شود. مي دانيم كه مواد ف.م كنده سيالهاي با تقطة جوش پايين هستند.با مخلوط شدن اين سيالها با مذاب پليمر در حرارت زياد و فشار خيلي بالا، نقطه ذوب سيستم پليمر+ عامل فوم كننده كاهش مي يابد. اين اثر خصوصاَ اگر سيالي كه عامل فوم كننده است با پليمر سازگار باشد، مشهودتر خواهد بود. بدين دليل و براي دانستن كنترل بيشتر بر روي فراند فوي شدن لازم است كه مخلوط مذاب پليمر به همراه عوامل فوم كننده حتي المكان سرد شده و دمايش كاهش يابد. اين دما همان دماي مناسب براي فوي شدن است.

 

كه با آن دماي مذاب پليمر حاوي عوامل فوي كننده از داي اكسترودر خارج مي شود. با كاهش فشار مذاب(Decompression)هسته هاي سلهاي فوم ايجاد مي شوند. وقتي كه مخلوط پليمر+ عامل فوم كننده از قسمت اختلاط اكسترودر وارد داي مي شود فشار در درون داي با نزديك شدن به خروجي افت مي نمايد. اين پايداري ترموديناميكي ايجاد شده در بستر داي (Dieland) باعث هسته زائي سلها شده و درنتيجه با خروج مذاب از سرداياين سلهاي هسته زاده شده با خروج از اكسترودر به سرعت رشد مي ننمايند. در فرايند فوم به روش اكستروژن مي توان مراحل زير رابرشمرد:

 

1-فوم شدن (Plasticizing) پليمر و پمپ شدن پليمر پايه

 

2-تزريق عامل فوم كننده به درون استوانه اكسترودر و مذاب پليمر

 

3-توزيع، پخش و انحلال عامل فوم كننده در مذاب پليمر

 

4-كاهش دماي مخلوط حاصل به دماي پائين تر و همگون

 

5-هدايت مذاب مخلوط به درون يك داي با طراحي مناسب ورودي داي كه بتواند فشار كافي را در داي ايجاد نمايد و از فوم شدن زود هنگام جلوگيري نمايد

 

6-انبساط مذاب به يك ساختار فومي پايدار

 

1-6 بريدن رشته خروجي از سرداي به اندازه دانه هاي از پيش تعريف شده

 

7-خنك كردن و سپس انجام عمليات حرارتي بعدي براي حصول به يك ساختار داراي پايداري ابعادي

 

نقش انتخاب سادة اولية در موفقيت فرايند اكستوژن يا عوامل مهم و موثر در فرايند اكستروژني توليد فوم

 

براي اينكه بتوان از فرايند اكستروژن به فوم با كيفيت خوب رسيد، عواملي چند موثر هستند . مهمترين آنها را به شرح زير مي توان دسته بندي كرد:

 

انتخاب درست ماده

 

 

 

مقاله در مورد شيمي و خواص شیمیایی

شما هم می توانید در مورد این فایل نظر دهید.