بررسی اثر فرایند گرمایی و باریکه الکترونی پرانرژی (10 MeV) بر بلورشدگی پلی اتیلن

نویسندگان

1 دانشگاه یزد

2 دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 پژوهشکده مواد، مجتمع پژوهشی کرج، پژوهشکده علوم و فنون هسته ای سازمان انرژی اتمی ایران

چکیده

نمونه­هایی از دو نوع پلی اتیلن سبک (LDPE) و پلی اتیلن سنگین (HDPE) را در قالبی تا oC 170 گرم کرده و سپس با سرعتهای متفاوت، و آهنگ سرمایشی min/oC 10 در هوا، و با آب صفر درجه سرد کردیم. هر نمونه، زیر تابش باریکه الکترونی پرانرژی MeV10 قرار داده شد. محتوای ژل هر نمونه که میزان پیوندهای عرضی بین زنجیره­ای آن را در ناحیه آمورف پلیمر نشان می­دهد، با استفاده از زایلن و درصد بلورشدگی و نیز با بررسی گرماسنجی تعیین شد. معلوم شد که با افزایش دْز تابش، تا حدود kGy 200 محتوای ژل نمونه ها افزایش یافته و در دْز تابشهای بالاتر، تقریبا ثابت می­ماند. بلورشدگی نمونه­ها به نوع فرآوری و نیز دْز تابش، بستگی دارد. سرعت سردایش، تاثیر چشمگیری روی بلورشدگی دارد، به طوری که هر چه سرعت سردایش بیشتر باشد درصد بلورشدگی، کمتر خواهد شد. ولی تاثیر دْز تابش روی بلورشدگی نمونه­ها به این صورت است که، بلورشدگی نمونه­ها تا حدود kGy 200 زیاد شده و سپس با افزایش دْز تابش، کاهش می­یابد. در این کار پژوهشی معلوم شد که اثر دْز تابش روی تغییر بلورشدگی پلی اتیلن سبک، بیشتر از پلی اتیلن سنگین است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Influence of thermal processing and 10 Mev electron beam on the crystallinity of polyethylene

چکیده [English]

Samples from two type of polyethylene, with low and high density, had been subjected to three different initial processing. The samples were heated to 170 oC and then cooled by different cooling rating in air, in mold (10 oC/min cooling rate) and in 0.0 oC water. Following this step, each sample irradiated by 10 MeV electron beam. The gel content of the samples, which is a measure of interchain cross links formed on the amorphous area of the polymer, is a created due to electron impaction and was extracted into the xylene. Change in crystallinity of the samples was monitored by differential scanning calorimetry (DSC) technique. It has been shown that increase of the radiation dose up to 200 KGy, increases to the gel content of the polymer samples, but in higher doses remains without considerable change. Crystallinity of the polymer samples depends on the heat treatment and also radiation dose. Cooling rate has significant effect on crystallinity, so the more cooling rate the crystalline content of the polymer more reduces. However, Cystallinity of the polymer samples due to the absorption of  radiation up to 200 KGy increases and then with increase of radiation dose decreases. Our study showed that change in crystallinity of the LDPE due to the absorption of the radiation is more than that of HDPE.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Polyethylene
  • crystallinity
  • Electron beam
  • Differential scanning calormetry (DSC)
[1] Hall C., "Polymer Materials", Macmillan,London,2nd ed.,Chapters 1- 3, pp.1-54, 1989

[2] S.L.Rosen, "Fundamental Principles of Polymeric Materials", ,Wiley Interscience,New York, Chapter 5,pp.37-46,1982.

[3] Broadhurst M.G., G.T. Davis, "Pieso-and Pyroelectric properties, in topics in Applied Physics", Electrets,ed.G.M.Sessler, Berlin, Chapter 5,pp.284-319,1979.

[4] M.D. Failla, E.M. Valles, B.J. Lyons, "Effect of Initial Crystallinity on the Response of High- Density Polyethylene to High-Energy radiation", Journal of Applied Polymer Science, Vol. 71, pp. 1375-1384, 1999.

[5] Yong Zhao, Yunxia LUO, Bingzheng Jiang, "Effect of Irradiation on Crystallinity and Mechanical Properties of Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene", Journal of Applied Polymer Science, Vol. 50, pp. 1797-1801, 1993.

[6] M. Dole, "The radiation chemistry of macromolecules", 2.New York, Academic press,98,1973.



























[7] J. Hu, U. Schulze, J. Pionteck, "Degradation of interpenetrating polymer networks based on PE and polymethacrylates by electron beam irradiation ,Polymer",40,pp.5275-5284,1999.

[8] A. Smedberg, T. Hjerberg, B. Gustafsson, "The role of entanglements in network formation in unsaturated low density polyethylene", Polymer,45,pp.4881-4875,2004.

[9] A. Smedberg, T. Hjerberg, B.Gustafsson, "Effect of molecular structure and topology on network formation peroxide cross linked polyethylene",Polymer,44,pp.3395-3405,2003.