نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

بررسی تاثیر پرتو الکترونی بر روی خواص فیزیکی و رئولوژیکی آمیخته پلی اتیلن کم چگالی خطی و پلی(1-هگزن)

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
شیما شفیعی 1
غلامرضا نجابت 1، 2
مصطفی احمدی 3
محمد مهدی مرتضوی 4
سعید احمد جو 4
1 گروه مهندسی پلیمر، دانشکده مهندسی، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران
2 گروه پژوهش‌های کاربردی، مرکز تحقیقات مهندسی شیمی، نفت و پلیمر، ، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران
3 گروه مهندسی پلیمر و فناوری رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
4 گروه مهندسی پلیمریزاسیون، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران
چکیده
اعمال پرتوهای الکترونی به پلی ­اولفین­ ها، شاخه ­های گوناگونی روی آن­ها ایجاد می ­کند که منجر به تغییر خواص مختلف آنها می شود. در این پژوهش  تغییرات ریخت ­شناسی و رئولوژیکی آمیخته ­های پلی­ اتیلن کم چگالی ­خطی و پلی(1-هگزن) قبل و بعد از پرتودهی با امواج الکترونی بررسی شد. مقادیر مختلفی از پلی(1-هگزن) (Mv=1.7×106 Da) به پلی ­اتیلن کم چگالی ­خطی اضافه شد و در یک  مخلوط­ کن داخلی اختلاط مذاب آن­ها صورت گرفت. آمیخته­ های حاصل در شرایط دما و فشار محیط در معرض پرتوهای الکترونی(KGy12 و Mev10) قرار گرفتند. در نهایت ویژگی­ های مختلف آن­ها بررسی شد. بررسی  نسبت­ های شاخص مذاب آمیخته­ ها قبل از پرتودهی نشان داد با افزایش درصد وزنی پلی(1-هگزن) از 5/1 به 5/4، نسبت­ های شاخص مذاب آن­ها از 95/0 به (g/10 min) 82/0کاهش می ­یابد درحالی­ که پس از پرتودهی ریزشی مشاهده نشد که نشان دهنده حضور شاخه­ های بلند روی پلی­ اتیلن کم چگالی ­خطی می ­باشد. اضافه کردن پلی(1-هگزن) به پلی ­اتیلن کم چگالی ­خطی تاثیر چندانی بر رفتار حرارتی نمونه ­ها نداشت هرچند پس از پرتودهی بلورینگی نمونه­ ها کاهش یافت که می­ تواند دلیل دیگری بر حضور شاخه ­های جانبی بلند روی زنجیر پلی اتیلن کم چگالی ­خطی  باشد. چگالی نمونه ­های پلی­ اتیلن کم چگالی ­خطی / پلی (1-هگزن) بعد از پرتودهی کاهش یافت که در توافق با نتایج بلورینگی است. تصاویر میکروسکوپی الکترونی آمیخته­ ها پس از حکاکی در هپتان جوشان نشان­ دهنده پخش حفراتی نیم­کره در بستر بود و ریخت شناسی قطره-بستر نمونه ­ها تایید شد؛ البته نمونه ­های پرتودهی شده حفرات کمتری نشان دادند که موید برقراری پیوندهای شیمیایی بین دو فاز است. نتایج FTIR نشان داد با افزایش میزان پلی(1-هگزن)در آمیخته ­ها تعداد گروه­ های متیل در هر 1000 کربن از شاخه اصلی افزایش یافته؛ هم­چنین حضور گروه­ های وینیل مورد تایید قرار گرفت. ژل ­شدگی نمونه­ ها صفر بود که موید عدم شبکه ­ای شدن نمونه­ ها در اثر پرتودهی است. مطالعات رئولوژی در میدان برشی نوسانی حضور شاخه ­های جانبی بلند روی نمونه­ های پرتودهی شده را تایید نمود.
کلیدواژه‌ها
پلی(1-هگزن)
پلی اتیلن کم چگالی خطی
رئولوژی
پرتودهی
شاخه جانبی بلند

موضوعات

[1] Zarei S., Nejabat G.-R., Mortazavi S.M.M., Khajehpour- Tadavani S., Thermal and Tensile Behavior of LLDPE Films Containing Limited Amounts of an Oxo-biodegradable Additive and/or Amorphous Poly(1-hexene) Before and After UV Irradiation, Polyolefins J., 7(2): 111-119 (2020).
[2] زاهدی ر.، افشار طارمی ف.، نکومنش حقیقی م.، جم جاه ر.، مروری بر نسل­های گوناگون کاتالیست­ های زیگلر ـ ناتا و اجزای تشکیل دهنده آنها برای پلیمریزاسیون پروپیلن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)36: 1 تا 57 (1396).
[3] Vlachopoulos J., Polychronopoulos N., [Basic Concepts in Polymer Melt Rheology and their Importance in Processing, in: Applied Polymer Rheology: Polymeric Fluids with Industrial Applications], 1st Edition, Chapter 1, John Wiley & Sons, Editors: Kontopoulou M., (2012).
[4] Mei UF., Guo B.H.,  Xu J., Detection of Long-Chain Branches in Polyethylene via Rheological Measurements, Chin. Chem. Lett. 27(4): 588-592 (2016).
[5] Al-Attar F., Thermal, Mechanical and Rheological Properties of Low Density/Linear Low Density Polyethylene Blend for Pcking Application, J. Mater. Sci. Chem. Eng. 6(1): 32-38 (2018).
[6] Ahmadjo S., Preparation of Ultra-High Molecular Weight Amorphous Poly(1-hexene) by a Ziegler–Natta Catalyst, Polym. Adv. Technol. 27(11): 1523-1529 (2016).
[7] Entezam M., Abbasi M., Ahamdi M., Theoretical Correlation of Linear and Non-Linear Rhelogical Symptoms of Long Chain Branching in Polyethylenes Irradiated by Electron Beam at Relatively Low Doses, Rheol. Acta, 56: 729-742 (2017).
[8] Mousavi S.N., Entezam M., Müller M.T., Tavakol M., Khonakdar, H. A., Molecular and Thermo-Mechanical Assessment of Long-Chain Branched Polypropylene: Effect of Irradiation Dose, Multifunctional Monomer Content and Molecular Weight, Rad. Phys. Chem. 212: 111186 (2023).
[9] Auhl D., Stadler F.J., Münstedt H., Comparison of Molecular Structure and Rheological Properties of Electron-Beam and Gamma-Irradiated Polypropylene, Macromolecules, 45(4): 2057-2065 (2012).
[10] Hassan, F., Entezam M., Irradiation Processing of Immiscible PP/EOC Blend: Morphology Control and Processability Modification. J. Appl. Polym. Sci., 138(11): 50035 (2021).
[11] Ardakani F., Jahani Y., Morshedian J., Dynamic Viscoelastic Behavior of Polypropylene/Polybutene‐1 Blends and Its Correlation with Morphology, J. Appl. Polym. Sci. 125(1): 640-648 (2012).
[12] Liu J., Wei Y., Zhou C., Polymer Chain Topological Map as Determined by Linear Viscoelasticity, J.  Rheol. 55(3): 45-570 (2011).
[13] Foroozan A., Behboodi T., Jahani Y., The Influence of Branching Efficiency on the Rheology and Morphology of Melt State Long Chain Branched Polypropylene/Polybutene-1 Blends, Polyolefine.  6(1): 1-11 (2019).
[14] Ardakani F., Jahani Y., Morshedian J., The Impact of Viscoelastic Behavior and Viscosity Ratio on the Phase Behavior and Morphology of Polypropylene/Polybutene‐1 Blends, J. Vinyl. Add. Tech.  21(2): 94-101 (2015).
[15] Salamat K., Ahmadi M., Mortazavi S.M.M., Sepahi A., Rashedi R., Rheological and Morphological Study of Linear Low Density Polyethylene/poly 1- Hexen Blends, 12th International Semainar on Polymer Science and Technology. Islamic Azad University. 2-5 November (2016).
[16] Khajehpour-Tadavani S., Nejabat G.-R., Mortazavi S.M.M., Changes in Crystallinity of HDPE Films Containing Different Amounts of an Oxo-Biodegradable Additive Due to UVC Exposure, Polyolefins J., 7(1): 25-32, (2020).
[17] Gooch J.W., [Encyclopedic Dictionary of Polymers], Springer, U.S.A. 567 (2007).
[18] Utracki L.A., [Polymer Blends Handbook], Springer, Germany (2003).
[19] Kamleitner F., Duscher B., Koch T., Knaus S., Schmid K., Archodoulaki V.M., Influence of Molar Mass on Long Chain Branching of Polypropylene, Polymers, 9(9): 442 (2017).
[20] Ahmad A., Dahlan H.M., Abdullah A., Electron Beam Cross-linking of Carbon Black Filled NR/LLDPE Blends. Iran. Polym. J., 12(5): 381-387 (2003).
[21] ASTM D2238, Standard test Methods for Absorbance of Polyethylene due to Methyl Group at (1378).
[22] Qu B., Ranby B., Radiation Crosslinking of Polyethylene With Electron Beam at Different Temperatures, Polym. Eng. Sci. 35(14): 1161-1166 (1995).
[23] Kacarevic-Popocic Z., Kostoski D., Novakovic L., Miljevic N., Secerov B., Influence of the Irradiation Conditions on the Effect of Radiation on Polyethylene, J. Serb. Chem. Soc. 69: 1029-1041 (2004).
[24] Ashfaq A., Clochard MC., Coqueret X., Dispenza C., Driscoll MS., Ulański P., Al-Sheikhly M., Polymerization Reactions and Modifications of Polymers by Ionizing Radiation. Polymers. 12(12): 2877 (2020)
[25] Zulli F., Andreozzi L., Passaglia E., Augier S., Giordano M., Rheology of Long-Chain Branched Polypropylene Copolymers. J. Appl. Polym. Sci. 127(2):1423-1432 (2013).
[26] Kim S U., Kim M C., Song H Y., Hyun K., Hong S C., Preparation and Characteristics of Polypropylene with Long Chain Branches Utilizing the C–H Insertion Capability of Azidoformate. Polym. Test. 116: 107792 (2022).
[27] Trinkle S., Friedrich Ch., Walter Ph., Van Gurp Palmen Plot II- Classification of Long Chain Branched Polymers by Their Topology. Rheo. Acta. 41: 103-113 (2002).
[28] Ardakani F., Jahani Y., Morshedian J., Effect of Electron Beam Irradiation Dose on the Rheology, Morphology, and Thermal Properties of Branched Polypropylene/polybutene-1 Blend, Polym. Eng. Sci. 54(8): 1747-1755 (2014).
[29] Dartora P.C., Santana R. M. C., Moreira A.C.F., The Influence of Long Chain Branches of LLDPE on Processability and Physical Properties, Polímeros, 25(6): 531-539 (2015).

XML
اصل مقاله 1.83 M
فایل‌های تکمیلی/اضافی
8-3184.pdf