الیاف پلی اتیلن با وزن مولکولی سنگین

  • خانه / Uncategorized @fa / الیاف پلی اتیلن…
الیاف پلی اتیلن_توسعه تفلون

الیاف پلی اتیلن با وزن مولکولی سنگین

مقدمه

بـا توجـه بـه پیشـرفت روز افـزون در زمینـه تولیـد الیـاف بـا کارایـی بـالا، در ایـن مقالـه ســعی بــر معرفــی و واکاوی تولیــد الیــاف پلی اتیلــن بــا وزن مولکولــی فــوق سـنگین و همچنیـن بررسـی خـواص و ویژگیهـای آن می باشد. الیـاف پلی اتیلـن بـا وزن مولکولــی فــوق ســنگین، الیافــی هســتند کــه وزن مولکولیشــان بیــن 3 تــا 6 میلیــون اسـت و بـه علـت خـواص مکانیکـی منحصـر بـه فردشـان، در صنایـع دریایــی، ماشــین آلات، دســتکشهای ضدبــرش، تجهیـزات کوهنـوردی، نـخ ماهیگیـری، طنابهـای چتـر ورزشـی، چتربـال، کشـتی و … کاربـرد ویـژه ای دارنـد. در ایـن تحقیـق روشهـای مختلـف تولیـد ایـن الیـاف ارائـه شـده و روش صنعتـی ژل ریسـی همـراه بـا کشـش داغ مـورد توجـه بیشـتر قـرار گرفتـه اسـت.

پلی اتیلــن UHM بــه شــکلهای گوناگــون قابــل کاربــرد اســت کــه از رایج تریــن ایــن اشــکال میتــوان بــه میله هــا، صفحــات، غشــاها و الیــاف اشــاره کــرد. الیــاف پلی اتیلــن UHM بـه دلیـل آرایش یافتگـی و کشـیدگی کامـل زنجیرهـای مولکولــی دارای خواصــی چــون مــدول زیــاد هســتند. از خــواص مکانیکــی لیــف پلی اتیلــن UHM میتــوان بــه اســتحکام و مــدول کششــی بســیار زیــاد (اســتحکام کششــی بیــش از GPa 3 و مــدول کششــی بیــش از GPa 150) اشــاره کـرد. در جـدول روبرو برخـی از خـواص الیـاف پلی اتیلـن UHM در مقایسـه بـا برخـی الیـاف بـا کارایـی بـالا آورده شـده اسـت.

جدول مشخصات پلی اتیلن_توسعه تفلون

ژل ریسی همراه با کشش داغ

شامل مراحل آماده سازی محلول، ریسندگی، خنکسازی و استخراج حلال، در نهایت خشک کردن و کشش می باشد.

بــه منظــور ریســندگی الیــاف، پــودر پلی اتیلــن UHM در حــلال مناســبی حــل میشــود. ایــن حــلال میتوانــد مایعــی آلــی یــا معدنــی ماننــد دکالیــن، پارافیــن و … باشــد. ایــن محلـول بایـد بـه صـورت تعلیقـی بسـیار رقیقـی باشــد، زیـرا وزن مولکولـی پلیمـر بسـیار بالا و طـول زنجیـره آن بلند اسـت و اگـر ایـن محلـول رقیـق نباشـد، محلولـی بـا گرانروی مناســب بــرای ریســندگی به دســت نمی آیــد. مولکولهــای پلی اتیلــن انــرژی پتانســیل کمــی دارنــد؛ بــه همیــن دلیــل زنجیــره ایــن مولکــول بســیار منعطــف بــوده و بــه آســانی خــم میشــود. بنابرایــن هرچــه وزن مولکولــی ایــن پلیمــر بالاتــر رود، انعطــاف آن بیشــتر میشــود. در نتیجــه هنــگام انحــلال پلی اتیلــن UHM پدیــده گره خوردگــي مولکولهــا رخ میدهــد. بــرای رفــع ایــن مشــکل، بایــد انحــلال ســریع و محلــول خیلــی رقیــق باشــد و بالافاصلــه ژلریســی انجــام شــود. بــه همیــن منظــور در اختراعــات متعــددی بــه ایــن موضـوع مهـم پرداختـه شـده، تجهیزاتـی بـرای انحـلال بهتـر پلی اتیلـن UHM تعبیـه شـده اسـت کـه بـه صـورت پیوسـته انحــلال را انجــام ميدهــد و محلــول را بــه مرحلــه بعــدی منتقـل میکنـد یا بـه وسـیله شـانه هایی طـول زنجیـره را مســتقیم کــرده، از گــره خــوردن جلوگیــری میکنــد یا بـا اسـتفاده از دو مخـزن فراینـد انحـلال را تسـریع و محلــول را همگنتــر میکنــد. محلــول ِمناســب به دســت آمــده در ایــن مرحلــه “ژل” نــام دارد کــه از آن در فراینــد ژلریســی اســتفاده میشــود.

طرحواره ای از دستگاه ژلریسی در عکس ذیل قابل مشاهده می باشد.

پروسه دستگاه ژلریسی پلی اتیلن توسعه تفلون

الیــاف تجــاری پلی اتیلــن UHM بــا اســتفاده از فراینــد ژلریســی تولیــد میشــود و مهمتریــن ویژگــی آنهــا خـواص مکانیکـی عالـی اسـت کـه از خـود نشـان میدهنـد. ایـن الیـاف کاربـرد متنوعـی دارنـد. به ویـژه در بخـش نظامـی و در تولیـد جلیقـه و زره هـای ضدگلولـه مـورد توجه هسـتند. فراینـد ژلریسـی بـا توجـه بـه خـواص نهایـی لیـف به دسـت آمـده و نیـز امـکان تجاری سـازی بسـیار مـورد توجـه قـرار گرفتــه اســت. خــواص الیــاف پلی اتیلــن UHM همچــون مــدول و اســتحکام کششــی بســیار خــوب بــه دلیــل نــوع ســاختار بلــوری ناشــی از آرایش یافتگــی و کشــیدگی کامــل زنجیرهـای پلی اتیلـن UHM اسـت. در ایـن فراینـد خـواص مکانیکــی بــالای الیــاف پــس از مرحلــه کشــش داغ حاصــل میشــود و بــرای دســتیابی بــه خــواص مناســب لازم اســت کـه الیـاف حداقـل تـا 30 برابـر طـول اولیـه کشـیده شـوند. میــزان کشــش پذیری و در نتیجــه خــواص نهایــی الیــاف بــه ســاختار آن قبــل از فراینــد کشــش بســتگی دارد. در ایــن تحقیــق ابتــدا مؤلفه هــای فراینــدی بررســی شــده، ســپس مؤلفه هـای تأثیرگـذار در خـواص نهایـی لیـف مـورد توجـه قــرار گرفــت. انحــلال مطلــوب، طراحــی شــکل روزنــه، اضافـه نمـودن افزودنیهایـی از جملـه آلومینیـوم اسـتئارات، فراینـد کشـش مناسـب و چندمرحلـه ای و سـرعت برداشـت مناسـب از عواملـی هسـتند کـه در تولیـد لیـف بـا اسـتحکام بــالا نقشــی اساســی را ایفــا میکننــد. یکــی دیگــر از مــواردی کــه مــورد توجــه قــرار میگیــرد روشهــای نویــن ریســندگی از جملــه الکتروریســی و فلش ریســی اســت.