Оптичні властивості поліетилену

Поліетилен - це комерційний пластик, який знайшов свій шлях майже у всіх можливих сферах застосування. Понад 100 мільярдів фунтів. поліетилену були випущені в 2000 році, перетворюючи їх у все, починаючи від мішків, сміттєвих контейнерів, пляшок та інших товарів, закінчуючи спеціальними предметами, такими як протези для стегна. У деяких випадках оптичні властивості поліетилену важливі з естетичної точки зору: глянцева упаковка є більш привабливою, ніж тьмяна. В інших випадках інтерес є практичним, як можливість бачити рівень рідини всередині пляшки. У всіх випадках оптичні властивості зразка поліетилену залежать від його молекулярної структури.

Існує два основних типи поліетилену, і знання різниці між ними має вирішальне значення для розуміння їх оптичних властивостей. Поліетилен високої щільності (ПНД) є однорідним на молекулярному рівні, що дозволяє молекулам щільно упаковуватися і утворювати кристалічні плями. Поліетилен низької щільності (ПВД) менш рівномірний і, як правило, не має впорядкованої внутрішньої структури. Поліетилен також можна класифікувати за молекулярною масою або середньою довжиною його полімерних ланцюгів. Ці фактори відіграють ключову роль у визначенні основних оптичних властивостей поліетилену: серпанку, прозорості та блиску.

Серпанок - це саме те, що це звучить: міра того, наскільки хмарним є зразок. Точніше, серпанок - це міра кількості світла, яка відхиляється на відстань, пройдену через зразок. Тут важлива різниця між HDPE та LDPE. Кристалічні плями HDPE відхиляють світло, як піщинки в склі. Ступінь відхилення світла частково залежить від розміру кристалічної плями, тому серпанок має тенденцію до збільшення із щільністю поліетилену. Спосіб виготовлення зразка поліетилену також сильно впливає на серпанок, оскільки не тільки розмір, але також орієнтація кристалів впливає на серпанок через взаємодію світла з кристалом структура. Чим швидше зразок охолоджується після його формування, тим менш туманним це може бути через те, що полімерні ланцюги мають менше часу для перегрупування в кристалічні структури.

На додаток до кристалічності всередині зразка, шорсткість поверхні спричиняє відхилення світла і, отже, відіграє певну роль у вимірюванні серпанку зразка поліетилену. У цьому випадку основну роль відіграє молекулярна маса поліетилену - наскільки довгі полімерні ланцюги. Загалом, довші ланцюги призводять до більшої шорсткості поверхні та більшої поверхневої димності. Умови обробки також враховують поверхневий серпанок. Зразок поліетилену, який видувається в плівку, приймає форму, як міхур, без цвілі або матриці, що потрапляє на поверхню, і має тенденцію бути дуже гладким. Це зменшує поверхневу серпанок. Більш товсті зразки, що формуються, екструдуються або відливаються, можуть мати більшу або меншу поверхневу смугу залежно від мікроскопічної гладкості поверхонь, з якими вони контактують.

Простіше кажучи, прозорість відноситься до того, наскільки чіткий об'єкт. Більш технічно, це міра кількості світла, яка проникає крізь об’єкт, не розсіюючись або відхиляючись частинками всередині. Для поліетилену, як і для більшості матеріалів, чим тонший зразок, тим краща прозорість - просто менше шансів у частинки відхилити світло, що проходить крізь нього. Отже, прозорість пов’язана з серпанком: чим більш смутним є зразок, тим менш прозорим. Однак, на відміну від серпанку, прозорість - це вимірювання "цілого зразка", і товщина має значення: Навіть зразок поліетилену з дуже низьким ступенем смуги не буде прозорим, якщо світлу доведеться рухатися далеко. Згідно з «Довідником з поліетилену», зразки поліетилену товщиною понад 1/8 дюйма рідко бувають прозорими.

Тоді як серпанок і прозорість стосуються лише того, відхиляється чи проходить світло через зразок, блиск залежить від того, як це світло відхиляється. Глянцевий зразок - термін означає те саме в технічній та непрофесійній мовах - відхиляє світло "узгоджено", що означає, що все воно відхиляється однаково. Блиск - це суто поверхневе явище, і досягнення гарної гладкості поверхні є критичним для досягнення високого блиску. Блиск - це не просто інший термін поверхневої імли, оскільки він сильно залежить від кута, під яким розглядається зразок. Туманний зразок може бути глянцевим, і в цьому випадку кажуть, що він має «блиск». Відповідно до “Практичного посібника з поліетилену”, з 1990-х років стали доступні нові типи ПВД, що дозволило отримати більш міцні пакувальні матеріали з більш високим блиском.