Оптични свойства на полиетилена

Полиетиленът е търговска пластмаса, която е намерила своето място във почти всички възможни приложения. Повече от 100 милиарда фунта. от полиетилен са произведени през 2000 г., оформени във всичко - от чанти, кошчета, бутилки и други стоки до специални артикули като протезни тазобедрени контакти. В някои случаи оптичните свойства на полиетилена са важни от естетическа гледна точка: лъскавите опаковки са по-привлекателни, отколкото скучни. В други случаи интересът е практичен, тъй като може да се види нивото на течността в бутилка. Във всички случаи оптичните свойства на полиетиленовата проба зависят от нейната молекулярна структура.

Има два основни типа полиетилен и познаването на разликата между тях е от решаващо значение за разбирането на техните оптични свойства. Полиетиленът с висока плътност (HDPE) е еднороден на молекулярно ниво, което позволява на молекулите да се опаковат плътно и да образуват кристални петна. Полиетиленът с ниска плътност (LDPE) е по-малко еднороден и има тенденция да няма подредена вътрешна структура. Полиетиленът също може да бъде категоризиран по молекулно тегло или средната дължина на неговите полимерни вериги. Тези фактори играят ключова роля при определянето на основните оптични свойства на полиетилена: мъгла, прозрачност и гланц.

Haze е точно това, което звучи: мярка за това колко мътна се появява проба. По-точно мъглата е мярка за количеството светлина, което се отклонява на изминато разстояние през проба. Тук е важно разграничението между HDPE и LDPE. Кристалните петна от HDPE отклоняват светлината като зърна пясък в стъкло. Степента на отклонение на светлината зависи отчасти от размера на кристалния участък, така че мъглата има тенденция да се увеличава с плътността на полиетилена. Методът на производство на полиетиленова проба също има силен ефект върху мъглата, тъй като не само размер, но също така ориентацията на кристалите влияе върху мъглата поради взаимодействието на светлината с кристала структура. Колкото по-бързо пробата се охлажда, след като е оформена, толкова по-малко мъглява е вероятността да се дължи на полимерните вериги, които имат по-малко време да се пренаредят в кристални структури.

В допълнение към кристалността в пробата, грапавостта на повърхността причинява деформация на светлината и следователно играе роля при измерването на мъглата на полиетиленова проба. В този случай основната роля играе молекулното тегло на полиетилена - колко са дълги полимерните вериги. Като цяло, по-дългите вериги водят до повече грапавост на повърхността и по-голяма мъгла на повърхността. Условията за обработка също се отразяват на повърхностната мъгла. Полиетиленовата проба, която се издува във филм, придобива формата си като мехурче, без мухъл или матрица, ударила се на повърхността, и има тенденция да бъде много гладка. Това намалява повърхностната мъгла. По-дебели проби, които са формовани, екструдирани или отлити, могат да имат повече или по-малко повърхностна мъгла в зависимост от микроскопичната гладкост на повърхностите, с които те влизат в контакт.

Казано просто, прозрачността се отнася до това колко ясен е даден обект. По-технически, това е мярка за количеството светлина, което го прави през обекта, без да се разсейва или отклонява от частици вътре. За полиетилена, както при повечето материали, колкото по-тънка е пробата, толкова по-добра е прозрачността - има просто по-малко шансове за частица да отклони преминаващата през нея светлина. Следователно прозрачността е свързана с мъглата: Колкото по-мъглява е пробата, толкова по-малко прозрачна. Въпреки това, за разлика от мъглата, прозрачността е измерване на „цяла проба“ и дебелината има значение: Дори пробата от полиетилен с много ниска мъгла няма да бъде прозрачна, ако светлината трябва да пътува далеч. Според „Наръчник на полиетилена“ пробите от полиетилен с дебелина над 1/8 инча рядко са прозрачни.

Докато мъглата и прозрачността се занимават само с това дали светлината се отклонява или преминава през проба, блясъкът зависи от това как тази светлина се отклонява. Проба, която е лъскава - терминът означава едно и също нещо в техническия и непрофесионалния език - отклонява светлината „последователно“, което означава, че тя е отклонена по един и същи начин. Блясъкът е строго повърхностно явление и постигането на добра гладкост на повърхността е от решаващо значение за постигане на висок гланц. Гланцът не е просто друг термин за повърхностна мъгла, тъй като той силно зависи от ъгъла, под който се гледа пробата. Мътната проба може да бъде лъскава, като в този случай се казва, че има „блясък“. Според „Практическо ръководство за полиетилен“ от 90-те години се предлагат нови видове LDPE, които са позволили по-здрави опаковъчни материали с по-висок гланц.