суббота, 13 июля 2019 г.

Техника изготовления прозрачных полиэтиленовых пленок, таких же прочных, как алюминий

Исследования, проведенные профессором Тон Пейсом из WMG в Университете Уорика и профессором Сисом Бастиансеном из Лондонского университета Королевы Марии, разработали технологию обработки, которая может создать прозрачную полиэтиленовую пленку, которая может быть прочнее алюминия, но при этом на долю веса, которые могут быть использованы в остеклении, ветровых стеклах, козырьках и витринах таким образом, чтобы повысить прочность и упругость при одновременном снижении веса.

В новой исследовательской работе под названием «Стеклоподобные прозрачные высокопрочные  полиэтиленовые пленки путем настройки температуры волочения». Авторы показывают, что после тщательного выбора типа полиэтилена и настройки температуры во время создания ориентированных полиэтиленовых пленок можно создать баланс, который дает очень полезный и легкий лёгкий прозрачный материал с значительная  прочность и упругость, приближающаяся, а в некоторых случаях и превышающая таковую у металлов.

Ранее любой, кто хотел заменить тяжелые и часто хрупкие стекла прозрачным пластиком, рассматривал обычные прозрачные пластики, такие как поликарбонат (ПК) и поли (метилметакрилат) (ПММА), которые обладают относительно неудовлетворительными механическими характеристиками по сравнению с инженерным материалом, таким как алюминий.

Современные методы создания высокопрочных пластиковых пленок, такие как горячее вытягивание полиэтилена высокой плотности  (HDPE), могут привести к созданию материалов, которые могут конкурировать или даже превосходить традиционные инженерные материалы, такие как металлы.
«Микроструктура полимеров перед вытягиванием очень напоминает микроструктуру миски приготовленных спагетти или лапши, в то время как после растягивания или вытягивания молекулы выровняются таким же образом, как и у сырых спагетти, а это означает, что они могут нести большую нагрузку», объясняет Юньин Лин доктор философии студент в команде профессоров Пейса и Бастиансена.

Однако вытянутые полиэтиленовые материалы обычно имеют непрозрачный внешний вид из-за дефектов и пустот, возникающих в процессе рисования, что ограничивает области применения, где требуются как механические свойства, так и оптическая прозрачность.

Некоторый успех был достигнут в последнее время благодаря использованию высокоспецифичных добавок в горячекатаных материалах из ПЭВП, которые могут обеспечить 90% прозрачность при высокой прочности. Тем не менее, исследовательская группа во главе с профессорами Пейсом и Бастьяансеном в настоящее время разработала новую технологию постпроизводства для ПЭВП, которая обеспечивает прочность и эластичность при сохранении прозрачности без использования добавок.

Исследователи взяли листы полиэтилена HDPE и вытащили эти листы при температуре ниже температуры плавления HDPE. Настраивая температуру рисования, они могли бы достичь прозрачности 90% в видимом диапазоне. Однако лучший баланс между прочностью и прозрачностью был достигнут при температурах вытяжки от 90 до 110 градусов по Цельсию.

Профессор Тон Пейс из Университета Уорика сказал:
«Мы ожидаем, что большая подвижность полимерных цепей при этих высоких температурах вытягивания будет способствовать созданию меньшего количества дефектов в вытянутых пленках, что приведет к меньшему рассеянию света на дефектах и, следовательно, к большей прозрачности»
Высокопрозрачные пленки обладают максимальной упругостью или модулем Юнга 27 ГПа и максимальной прочностью на растяжение 800 МПа вдоль направления вытягивания, которые более чем в 10 раз выше, чем у пластиков ПК и ПММА. Для сравнения, алюминий имеет модуль Юнга 69 ГПа, а алюминиевый сплав аэрокосмического класса может иметь предел прочности при растяжении примерно до 500 МПа. Однако полиэтилен имеет плотность менее 1000 кг / м3, в то время как алюминий имеет плотность около 2700 кг / м3, что означает, что в пересчете на массу эти высокопрочные прозрачные полимерные пленки могут превосходить такие металлы.

Профессор Тон Пейс из WMG в Университете Уорика приходит к выводу, что:
«Наши результаты показали, что широкое окно обработки в диапазоне от 90 ° C до 110 ° C может быть использовано для обеспечения необходимого баланса между оптическими и механическими характеристиками. Ожидается, что эти легкие, недорогие, высокопрозрачные, высокопрочные и высокопрочные Жесткие пленки HDPE могут использоваться в ламинатах и ​​многослойных композитах, заменяя или укрепляя традиционное неорганическое или полимерное стекло для применений в автомобильном остеклении, зданиях, ветровых стеклах, козырьках, витринах и т. д. "
https://polypropilentm.ru/

Комментариев нет:

Отправить комментарий

Пишите комментарии по существу