پلی اتیلن UHMWPE و مزایای آن
پلی اتیلن با وزن مولکولی بین ۳ تا ۶ میلیون را پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا یا UHMWPE می‌نامند و با پلیمریزاسیون کاتالیست متالوسن تولید می‌کنند. ماده مزبور فرایندپذیری دشوارتری برخوردار بوده ولی خواص آن عالی است. هنگامی که از طریق تشعشع یا استفاده از مواد افزودنی شیمیایی، این پلیمر تماماً شبکه‌ای شود، پلی اتیلن UHMWPE دیگر گرما نرم نخواهد بود. این ماده با پخت حین قالب‌گیری یا بعد از آن یک گرما سخت واقعی با استحکام کششی، خواص الکتریکی و استحکام ضربه خوب در دامنه وسیعی از دماها خواهد بود. این ماده بی بو، بدون مزه، غیرسمی بوده و در مقابل مواد خورنده به استثناء اسیدهای اکسید کننده بسیار مقاوم می باشد.
همچنین جذب رطوبت بسیار کم، ضریب اصطکاک بسیار پایین و خاصیت خود چرب کنندگی (Self-Lubricating ) داشته و در مقابل سایش بسیار مقاوم می باشد. در بعضی موارد ۵۱ مرتبه بیشتر از کربن- استیل در مقابل سایش مقاومتر است. دانسیته UHMWPE در محدوده ۹۳۲-۹۴۵ Kg/m3 و نقطه ذوب آن در محدوده۱۲۵-۱۳۸ ˚C قرار دارد.
پلی اتیلن UHMWPE و مزایای آن
گرانول پلی اتیلن فوق سنگین دارای مزایای ذیل می باشد:
- بالا ترین مقاومت در برابر سایش
- بالاترین مقاومت در برابر ضربه
- جذب آب ناچیز
- ضریب اصطکاک پایین
- بسیار مقاوم در برابر اکسید های قوی
- ثبات عالی در حفظ پاکیزگی در مواد غذایی ، آشامیدنی و دارویی
- دی الکتریک عالی و خواص عایق
- کاهش سر و صدا بالا و جذب شوک
ساختار و خواص
UHMWPE نوعی پلی اولفین است . این از زنجیره های بسیار طولانی پلی اتیلن تشکیل شده است که همگی در یک جهت قرار دارند. قدرت خود را تا حد زیادی از طول هر مولکول (زنجیره) به دست می آورد. نیروهای واندروالس بین مولکول‌ها برای هر اتم همپوشانی بین مولکول‌ها نسبتاً ضعیف است، اما از آنجایی که این مولکول‌ها بسیار طولانی هستند، همپوشانی‌های بزرگی ممکن است وجود داشته باشد که به توانایی حمل نیروهای برشی بزرگ‌تر از مولکولی به مولکول دیگر افزوده میشود. هر زنجیره با نیروهای واندروالسی زیادی به سوی زنجیره های دیگر جذب می شود که باعث میشود کل استحکام بین مولکولی زیاد باشد . به این ترتیب، بارهای کششی بزرگ با ضعف نسبی هر نیروی واندروالسی موضعی محدود نمی شود.
هنگامی که زنجیره های پلیمری به الیاف تبدیل می شوند، می توانند جهت موازی بیش از 95٪ و سطح بلورینگی از 39٪ تا 75٪ به دست آورند. در مقابل، کولار قدرت خود را از پیوند قوی بین مولکول های نسبتا کوتاه می گیرد.
پیوند ضعیف بین مولکول‌های الفین به تحریکات حرارتی موضعی اجازه می‌دهد تا نظم کریستالی یک زنجیره معین را تکه تکه بر هم بزنند و مقاومت حرارتی بسیار ضعیف‌تری نسبت به سایر الیاف با استحکام بالا به آن بدهند. نقطه ذوب آن در حدود ۱۳۰ تا ۱۳۶ درجه سلسیوس (۲۶۶ تا ۲۷۷ درجه فارنهایت) ، [۸] و طبق DSM، استفاده از الیاف UHMWPE در دماهای بیش از ۸۰ تا ۱۰۰ درجه سلسیوس (۱۷۶ تا ۲۱۲ درجه فارنهایت) برای مدت زمان طولانی. در دمای زیر −۱۵۰ درجه سلسیوس (−۲۳۸ درجه فارنهایت) شکننده می شود .
ساختار ساده مولکول همچنین باعث ایجاد خواص سطحی و شیمیایی می شود که در پلیمرهای کارایی-بالا نادر است. به عنوان مثال، گروه های قطبی در بیشتر پلیمرها به راحتی به آب متصل می شوند. از آنجایی که الفین ها چنین گروهی ندارند، UHMWPE آب را به راحتی جذب نمی کند و به راحتی خیس نمی شود، که این امر اتصال آن به پلیمرهای دیگر را دشوار می کند. به همین دلایل، پوست به شدت با آن تعامل نمی کند و باعث می شود سطح فیبر UHMWPE لغزنده شود. در شیوه ای مشابه، معطر پلیمرها اغلب به حلال های آروماتیک حساس هستند به دلیل تعاملات انباشته معطر.
این یک اثر آلیفاتیک پلیمرها مانند UHMWPE نسبت به ام مصون هستند. از آنجایی که UHMWPE حاوی گروه‌های شیمیایی (مانند استرها ، آمیدها یا گروه‌های هیدروکسیلیک ) نیست که در معرض حمله عوامل تهاجمی هستند، در برابر آب، رطوبت، اکثر مواد شیمیایی، اشعه UV و میکروارگانیسم‌ها بسیار مقاوم است.
تحت بار کششی، تا زمانی که تنش وجود داشته باشد، به طور مداوم تغییر شکل می‌دهد – اثری که خزش نامیده میشود.
هنگامی که UHMWPE آنیل می شود ، ماده بین 135 گرم می شود درجه سانتی گراد و 138 درجه سانتی گراد در فر یا حمام مایع از روغن سیلیکون یا گلیسیرین . سپس مواد با سرعت 5 سرد می شوند درجه سانتیگراد در ساعت تا 65 درجه سانتی گراد یا کمتر در نهایت، این مواد به مدت 24 ساعت در یک پتوی عایق پیچیده می شود تا به دمای اتاق برسد.
بیشتر بدانید : چرا لوله پلی اتیلن سیاه است ؟
