Оптичка својства полиетилена

Полиетилен је комерцијална пластика која се нашла у готово свим замисливим применама. Више од 100 милијарди фунти. полиетилена произведени су 2000. године, претворени у све, од врећа, канти, боца и друге робе до специјалних предмета попут протетских кукова. У неким случајевима су оптичка својства полиетилена важна са естетског становишта: сјајна амбалажа је атрактивнија од досадне. У другим случајевима интерес је практичан, као што је то што можете видети ниво течности у боци. У свим случајевима оптичка својства узорка полиетилена зависе од његове молекуларне структуре.

Постоје две основне врсте полиетилена, а познавање разлике између њих је пресудно за разумевање њихових оптичких својстава. Полиетилен велике густине (ХДПЕ) једноличан је на молекуларном нивоу, што омогућава молекулима да се чврсто спакују и формирају кристалне мрље. Полиетилен мале густине (ЛДПЕ) је мање уједначен и обично нема уређену унутрашњу структуру. Полиетилен се такође може категорисати према молекулској тежини или просечној дужини његових полимерних ланаца. Ови фактори играју кључну улогу у одређивању главних оптичких својстава полиетилена: измаглица, прозирност и сјај.

Измаглица је управо оно што звучи: мера колико мутно се појављује узорак. Тачније, измаглица је мера количине светлости која се одбија по путу пређеном кроз узорак. Овде је битна разлика између ХДПЕ и ЛДПЕ. ХДПЕ кристалне мрље одбијају светлост попут зрна песка у стаклу. Степен скретања светлости делимично зависи од величине кристалне мрље, па измаглица тежи повећању са густином полиетилена. Метода израде узорка полиетилена такође снажно утиче на маглицу, не само због величине, већ и због тога такође оријентација кристала утиче на маглу због интеракције светлости са кристалом структура. Што се узорак брже хлади након што се обликује, то ће вероватно бити мање магловито због тога што полимерни ланци имају мање времена да се преуреде у кристалне структуре.

Поред кристалности унутар узорка, површинска храпавост узрокује и скретање светлости и стога игра улогу у мерењу маглице узорка полиетилена. У овом случају, молекуларна тежина полиетилена - колико су дуги полимерни ланци - игра главну улогу. Генерално, дужи ланци доводе до веће храпавости површине и веће маглице на површини. Услови обраде такође утичу на површинску маглицу. Узорак полиетилена који се дува у филм поприма облик попут мехурића, без калупа или калупа који удара о површину и обично је врло гладак. Ово смањује површинску маглу. Дебљи узорци који су обликовани, екструдирани или ливени могу имати више или мање површинске маглице у зависности од микроскопске глаткоће површина са којима долазе у контакт.

Поједностављено, транспарентност се односи на то колико је објекат јасан. Технички, то је мера за количину светлости која пролази кроз објекат, а да га честице не расејају или одбију. За полиетилен, као и за већину материјала, што је узорак тањи, то је боља прозирност - има само мање шанси да честица одбије светлост која путује. Транспарентност је стога повезана са магловитошћу: Што је узорак мутнији, то је мање транспарентан. Међутим, за разлику од маглице, прозирност је мерење „целог узорка“, а дебљина је важна: чак и узорак полиетилена са врло мало замућења неће бити прозиран ако светлост мора да путује далеко. Према „Приручнику о полиетилену“, узорци полиетилена дебљине више од 1/8 инча ретко су провидни.

Док се маглица и прозирност баве само тиме да ли се светлост скреће или пролази кроз узорак, сјај зависи од тога како се та светлост одбија. Узорак који је сјајан - термин у техничком и лаичком језику значи исто - одбија светлост „кохерентно“, што значи да је све одбијено на исти начин. Сјај је строго површински феномен, а постизање добре глаткоће површине пресудно је за постизање високог сјаја. Сјај није само други израз за површинску маглицу, јер он снажно зависи од угла под којим се гледа узорак. Замућени узорак може бити сјајан, у том случају се каже да има „сјај“. Према „Практичном водичу за полиетилен“, нове врсте ЛДПЕ постале су доступне од 1990-их, које су омогућиле чвршће материјале за паковање са већим сјајем.