اثر مستربچ دوده‌اي و كمك‌ فرآيندهاي برپايه پليمرهاي فلئوروالاستومري و هايپر برنچ بر شكست مذاب آميزه‌هاي پلي‌اتيلن دوقله‌اي

Effect of Carbon Black Masterbatch and Polymer Process Aids Based on Fluoroelastomer and Hyper Branch Polymers on Melt Fracture of Bimodal Polyethylene

اين پژوهش با ديدگاه تأثير كمك ­فرآيندهاي پليمري گوناگون بر پديده چسبش- لغزش در آميزه ­هاي پلي­ اتيلني انجام شده است. در فرآيند اكستروژن پليمرهاي گرمانرم هم­چون پلي ­اتيلن­ ها براي اين­كه محصولات مناسب و كار امدي مانند پوشش‌هاي سيمي، لوله­ ها، بطري­ ها، و فيلم­ ها تهيه شود، مطلوب است كه محصولات نهايي، سطوحي صاف و صيقل داشته باشند. هم­چنين در صنعت نياز است كه سرعت فرآيند اكستروژن تا حد ممكن بالا و فشار اين فرآيند تا حد ممكن پايين باشد تا بتوان بيشترين استفاده را از ماشين آلات فرآيندي داشت و در نتيجه هزينه­ هاي فرآيندي را تا حد امكان كاهش داد. در اين پژوهش ابتدا، مستربچ ­هاي MBM و MBR (داراي 35-40% دوده) به پودر پلي­ اتيلن با چگالي زياد (PE100) اضافه شد و اثر آن­ها بر كاهش پديده ويسكوالاستيكي تأييد شد. در مرحله بعد، سه نوع كمك ­فرآيند با اسامي تجاري Viton، Fx و Daikin با غلظت­ هاي ppm 50، 100 و 150 براي كاهش پديده يادشده به آميزه­ هاي PE100MBR و PE100MBM اضافه شد. آزمون رئومتري لوله مويين بصورت كمّي مشخص نمود كه پديده چسبش - لغزش چه تغييراتي داشته است. آزمون­ ريزبيني نيز به­ طور كيفي تغييرات رخ داده در محصول اكسترود شده را نمايش داد. آزمون گشتاور سنجي نيز اثر كمك­ فرآيندها را بر آمپر و انرژي مصرف­ شده دستگاه تعيين نمود. در نهايت، به­ دليل اهميّت كاهش انرژي در فرآيند و هم­چنين بهبود كيفيت محصول نهايي، نمونه­ هايي با اين ويژگي­ها توليد شد. با توجه به ساختار كمك­ فرآيندهاي پليمري كه برپايه فلئورو الاستومر و هايپر برنچ­ ها مي ­باشند، مشخص شد كه با افزودن اين مواد باعث بهبود فرآيند پذيري و هم­چنين تسهيل آن شده است و در آخر ظاهر محصول صاف­ تر و صيقل­ تر شده است.

This research has been conducted with the view of the effect of various polymeric processing aids (PPA) on the stick-slip phenomenon in polyethylene compounds. In the extrusion process of thermoplastic polymers, such as polyethylene, for proper and efficient products like wire coatings, pipes, bottles, and films, it is desirable that the final products, gain a smooth surfaces and be polished. In the industry, it is also necessary that the rate of extrusion process is as high as possible, dislike the pressure of this process is as low as possible, so that it can be used for the most part from process machines and thus reduce process costs so much as practical. In this study, MBM and MBR masterbatches (containing 35-40% carbon black) were added to high density polyethylene powder (PE100) and the effect of these masterbatches on the reduction of viscoelastic phenomenon was confirmed. In the next step, three types of PPA with commercial names of Viton, Fx and Daikin with concentrations of 50, 100 and 150 ppm were added to the PE100MBR and PE100MBM compounds to reduce the melt fracture of the samples. The capillary rheometry test determined the quantity changes in the stick-slip phenomenon. The microscopy test also showed qualitatively the changes that occurred in the extrudates. The torque meter test also determined the effect of the PPA on the ampere and the energy consumed by the extruder. Finally, samples were produced with these features due to the importance of reducing energy in the process as well as improving the quality of the extrudates. Depending on the structure of the fluoroelastomer and hyper branch polymers, it has been found that adding these kind of materials has improved processability, and finally the appearance of the product is smoother and polished.