Propriedades Óticas do Polietileno

O polietileno é um plástico comercial que encontrou seu lugar em quase todas as aplicações imagináveis. Mais de 100 bilhões de libras. de polietileno foram produzidos em 2000, transformados em tudo, desde bolsas, caixotes de lixo, garrafas e outras mercadorias a itens especiais, como próteses de quadril. Em alguns casos, as propriedades ópticas do polietileno são importantes do ponto de vista estético: a embalagem brilhante é mais atraente do que opaca. Em outros casos, o interesse é prático, como em poder ver o nível do líquido dentro de uma garrafa. Em todos os casos, as propriedades ópticas de uma amostra de polietileno dependem de sua estrutura molecular.

Existem dois tipos básicos de polietileno, e saber a diferença entre eles é fundamental para entender suas propriedades ópticas. O polietileno de alta densidade (HDPE) é uniforme no nível molecular, o que permite que as moléculas se compactem firmemente e formem remendos cristalinos. O polietileno de baixa densidade (LDPE) é menos uniforme e tende a não ter uma estrutura interna ordenada. O polietileno também pode ser categorizado pelo peso molecular ou pelo comprimento médio de suas cadeias poliméricas. Esses fatores desempenham papéis importantes na determinação das principais propriedades ópticas do polietileno: opacidade, transparência e brilho.

Haze é exatamente o que parece: uma medida de quão turva uma amostra parece. Mais precisamente, a névoa é uma medida da quantidade de luz que é desviada por distância percorrida através de uma amostra. Aqui, a distinção entre HDPE e LDPE é importante. As manchas cristalinas do HDPE refletem a luz como grãos de areia no vidro. O grau de deflexão da luz depende em parte do tamanho da mancha cristalina, portanto, a névoa tende a aumentar com a densidade do polietileno. O método de fabricação de uma amostra de polietileno também tem um forte efeito sobre a névoa, não apenas no tamanho, mas também a orientação dos cristais influencia a névoa devido à interação da luz com o cristal estrutura. Quanto mais rapidamente uma amostra é resfriada após ser moldada, menos turva é provável que seja devido às cadeias de polímero terem menos tempo para se reorganizar em estruturas cristalinas.

Além da cristalinidade dentro da amostra, a rugosidade da superfície causa deflexão de luz e, portanto, desempenha um papel na medição de turvação de uma amostra de polietileno. Nesse caso, o peso molecular do polietileno - o comprimento das cadeias poliméricas - desempenha um papel importante. Em geral, cadeias mais longas levam a mais aspereza da superfície e mais embaçamento da superfície. As condições de processamento também influenciam na névoa da superfície. Uma amostra de polietileno que é soprada em um filme assume a forma de uma bolha, sem nenhum molde ou matriz colidindo com a superfície, e tende a ser muito lisa. Isso diminui a névoa da superfície. Amostras mais espessas que são moldadas, extrudadas ou fundidas podem ter mais ou menos névoa de superfície, dependendo da lisura microscópica das superfícies com as quais entram em contato.

Simplificando, transparência se refere a quão claro é um objeto. Mais tecnicamente, é uma medida da quantidade de luz que passa pelo objeto sem ser espalhada ou desviada por partículas em seu interior. Para o polietileno, como a maioria dos materiais, quanto mais fina a amostra, melhor a transparência - há apenas menos chances de uma partícula desviar a luz que viaja. A transparência está, portanto, relacionada à névoa: quanto mais turva for a amostra, menos transparente. No entanto, ao contrário da neblina, a transparência é uma medida de “amostra inteira” e a espessura é importante: mesmo uma amostra de polietileno com pouca neblina não será transparente se a luz tiver que viajar para longe. De acordo com o “Handbook of Polyethylene”, amostras de polietileno com mais de 1/8 de polegada de espessura raramente são transparentes.

Enquanto a neblina e a transparência se preocupam apenas com o fato de a luz ser defletida ou passada através de uma amostra, o brilho depende de como essa luz é defletida. Uma amostra brilhante - o termo significa a mesma coisa em linguagem técnica e leiga - desvia a luz “coerentemente”, o que significa que é toda desviada da mesma maneira. O brilho é estritamente um fenômeno de superfície, e alcançar uma boa lisura da superfície é fundamental para obter alto brilho. Brilho não é simplesmente outro termo para névoa de superfície, pois depende fortemente do ângulo em que a amostra é vista. Uma amostra turva pode ser brilhante, caso em que é considerada como tendo um "brilho". De acordo com o "Guia Prático do Polietileno", novos tipos de LDPE estão disponíveis desde a década de 1990, permitindo materiais de embalagem mais resistentes e com alto brilho.