Badania w³aœciwoœci termomechanicznych i morfologii rur z polietylenu poddanych procesowi starzenia za pomoc¹ promieniowania UV

Podobne dokumenty
Analiza zmian w³aœciwoœci termicznych i struktury rur z polietylenu po procesie starzenia

Badania w³aœciwoœci rur po procesie starzenia elektrochemicznego

Badania wp³ywu wygrzewania i starzenia promieniami UV na strukturê kompatybilizowanych mieszanin PP/PA 6

Analiza zmian w³aœciwoœci termomechanicznych i struktury poliacetalu modyfikowanego piaskiem kwarcowym

WŁAŚCIWOŚCI TERMOMECHANICZNE KOMPOZYTU POLIETYLENU Z NAPEŁNIACZEM POCHODZĄCYM Z PRZEMIAŁU DYWANIKÓW SAMOCHODOWYCH

W³aœciwoœci u ytkowe i struktura poliacetalu z dodatkiem piasku kwarcowego po procesie wygrzewania

Kompozyty 10: 4 (2010)

Streszczenie. Adam Gnatowski A F, Mateusz Chyra B, Paulina Walczak B

Badania struktury i właściwości fizycznych kompozytu poliacetal-piasek kwarcowy

Wp³yw czêstotliwosci obci¹ eñ zmêczeniowych na w³aœciwosci mechaniczne, barwê i po³ysk wyprasek wtryskowych z poliamidu 6.10

Kompozyty 9: 3 (2009)

1. WPROWADZENIE 2. CZÊŒÆ DOŒWIADCZALNA. 2.1 Materia³ badawczy

Modyfikacja poliamidu 6 haloizytowymi nanorurkami

Wp³yw recyklingu mechanicznego na odkszta³calnoœæ i strukturê polioksymetylenu

WPŁYW PRZETWÓRSTWA ORAZ WYGRZEWANIA NA WŁAŚCIWOŚCI DYNAMICZNE KOMPOZYTU POLIAMIDU 6,6 Z WŁÓKNEM SZKLANYM

W³aœciwoœci mechaniczne wyrobów wytworzonych technologi¹ FDM

Wp³yw procesu starzenia na w³aœciwoœci mechaniczne PE-LD poddanego wielokrotnej recyrkulacji w uk³adzie œlimakowym i œlimakowo-tarczowym

Badania właściwości struktury polimerów metodą róŝnicowej kalorymetrii skaningowej DSC

12. Wyznaczenie relacji diagnostycznej oceny stanu wytrzymało ci badanych materiałów kompozytowych

VRRK. Regulatory przep³ywu CAV

3.2 Warunki meteorologiczne

Wp³yw parametrów zgrzewania wibracyjnego na jakoœæ z³¹czy z poliamidu 66

Badania wybranych w³aœciwoœci mechanicznych wyrobów z poliamidów i innych tworzyw konstrukcyjnych (uzupe³nienie)

11.1. Zale no ć pr dko ci propagacji fali ultrad wi kowej od czasu starzenia

OSTRZA LUTZ DO CIÊCIA FOLII SPECJALISTYCZNE OSTRZA DO SPECJALNEJ FOLII

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

ELASTOOPTYKA I ANALIZA NUMERYCZNA STANU NAPRĘśEŃ W BADANIACH POLISTYRENU METODĄ DMTA

Bogus³aw KRÓLIKOWSKI. Instytut In ynierii Materia³ów Polimerowych i Barwników Toruñ, ul. M. Sk³odowskiej-Curie 55

Spis treœci. 1. Ogólna charakterystyka produktu Warianty zastosowania Uszczelnianie p³yt. 3. Dostêpne formaty p³yt...

Wp³yw stopnia filtracji na w³asnoœci wytrzyma³oœciowe trójwarstwowej folii z PET

2. Charakterystyka materia³ów u ytych do badañ

PRZETWÓRSTWO TWORZYW POLYMER PROCESSING. Nr 2 (152) / 19 MARZEC KWIECIEŃ 2013 R. PRZETWÓRSTWO TWORZYW

N O W O Œ Æ Obudowa kana³owa do filtrów absolutnych H13

Wersje zarówno przelotowe jak i k¹towe. Zabezpiecza przed przep³ywem czynnika do miejsc o najni szej temperaturze.

POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD ZWÊ KOW - KRYZA.

Modyfikacje betonu dodatkiem rozdrobnionego polipropylenu

Techniczne nauki М.М.Zheplinska, A.S.Bessarab Narodowy uniwersytet spożywczych technologii, Кijow STOSOWANIE PARY WODNEJ SKRAPLANIA KAWITACJI

BADANIA WYTRZYMA OŒCI NA ŒCISKANIE PRÓBEK Z TWORZYWA ABS DRUKOWANYCH W TECHNOLOGII FDM

Odpady z tworzyw poliestrowo-szklanych jako nape³niacze polietylenu

Wybrane w³aœciwoœci folii wyt³aczanej z polietylenu bimodalnego du ej gêstoœci

CD-W Przetwornik stężenia CO 2 do montażu naściennego. Cechy i Korzyści. Rysunek 1: Przetwornik stężenia CO 2 do montażu naściennego

PADY DIAMENTOWE POLOR

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

tworzywo polimerowe/metal

STRUKTURA NADCZĄSTECZKOWA I WŁASNOŚCI TERMICZNE KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE POLIPROPYLENU WZMACNIANYCH WŁÓKNEM SZKLANYM

Badanie wybranych w³aœciwoœci i struktury transparentnego ABS z dodatkiem poroforu i piasku kwarcowego

Wp³yw promieniowania UV na w³aœciwoœci mechaniczne polilaktydu nape³nianego grafitem i szungitem

Fizykochemia i właściwości fizyczne polimerów

BADANIE CIEPLNE LAMINATÓW EPOKSYDOWO-SZKLANYCH STARZONYCH W WODZIE THERMAL RESERACH OF GLASS/EPOXY LAMINATED AGING IN WATER

POLITECHNIKA GDAŃSKA Wydział Mechaniczny Katedra Inżynierii Materiałowej Laboratorium Materiałów Inżynierskich

System wizyjny do wyznaczania rozp³ywnoœci lutów

1. Wstêp Charakterystyka linii napowietrznych... 20

ALDA SDA. Anemostaty prostok¹tne

W³aœciwoœci i przetwarzalnoœæ kompozytów polipropylenowych a rodzaj i iloœæ nape³niacza. Czêœæ II. Wyniki badañ

Dane techniczne. Napiêcie znamionowe izolacji Ui (IEC ) Napiêcie znamionowe udarowe wytrzymywane U imp

USTAWA. z dnia 29 sierpnia 1997 r. Ordynacja podatkowa. Dz. U. z 2015 r. poz

Materiałowe i technologiczne uwarunkowania stanu naprężeń własnych i anizotropii wtórnej powłok cylindrycznych wytłaczanych z polietylenu

1. Wstêp. 2. Metodyka i zakres badañ WP YW DODATKÓW MODYFIKUJ CYCH NA PODSTAWOWE W AŒCIWOŒCI ZAWIESIN Z POPIO ÓW LOTNYCH Z ELEKTROWNI X

Nasze produkty. Obrotniki rolkowe rur, walczaków oraz arkuszy blachy. Urz¹dzenie do spawania rur, walczaków oraz arkuszy blachy.

Termometry bimetaliczne

Objaśnienia do Wieloletniej Prognozy Finansowej na lata

PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE Z OTWOREM OKRĄGŁYM TYPU ASR PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE NA SZYNÊ SERII ASK PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE Z UZWOJENIEM PIERWOTNYM TYPU WSK

INSTRUKCJA OBS UGI KARI WY CZNIK P YWAKOWY

WP YW KIERUNKU CIÊCIA ARKUSZA BLACHY SSAB BORON B33 WALCOWANEJ NA GOR CO NA JEJ W AŒCIWOŒCI WYTRZYMA OŒCIOWE

Bielsko-Biała, dn r. Numer zapytania: R WAWRZASZEK ISS Sp. z o.o. ul. Leszczyńska Bielsko-Biała ZAPYTANIE OFERTOWE

1 FILTR. Jak usun¹æ 5 zanieczyszczeñ za pomoc¹ jednego z³o a? PROBLEMÓW Z WOD ROZWI ZUJE. NOWATORSKIE uzdatnianie wody 5 w 1

Powrót poodkszta³ceniowy poliuretanowych pianek wiskoelastycznych

DWP. NOWOή: Dysza wentylacji po arowej

Badania efektywnoœci dzia³ania wyt³aczarki nowej generacji

I. Minimalne wymagania. Tool Form s.c. Jacek Sajan, Piotr Adamiak. ul. Pafalu 11, Świdnica, NIP:

Klapa odcinaj¹ca z si³ownikiem pneumatycznym Typ 3335 / BR 31a Typ SRP/DAP

Przedmowa Czêœæ pierwsza. Podstawy frontalnych automatów komórkowych... 11

Zagro enia fizyczne. Zagro enia termiczne. wysoka temperatura ogieñ zimno

ALDA SDA. Anemostaty prostok¹tne

SST SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE.

LIMATHERM SENSOR Sp. z o.o.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1256 wydany przez POLSKIE CENTRUM AKREDYTACJI Warszawa, ul.

W³aœciwoœci mechaniczne wyrobów wytworzonych technologi¹ FDM z poliamidu

, 59, nr 4. Krzysztof Formela 1), ), Magdalena Cysewska 1), Józef Haponiuk 1)

CZUJNIKI TEMPERATURY Dane techniczne

Struktura i w³aœciwoœci porowanych wytworów wtryskiwanych )

NS8. Anemostaty wirowe. z ruchomymi kierownicami

Sytuacja na rynkach zbytu wêgla oraz polityka cenowo-kosztowa szans¹ na poprawê efektywnoœci w polskim górnictwie

Badania sztywnoœci przy zginaniu metod¹ Handle-O-Meter wybranych folii opakowaniowych

PRZETWÓRSTWO TWORZYW POLYMER PROCESSING. Nr 5 (149) / 18 WRZESIEŃ PAŹDZIERNIK 2012 R. PRZETWÓRSTWO TWORZYW

ZAMKNIÊCIA PRZECIWPANICZNE

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

Ćwiczenie. dq dt. mc p dt

PRACE. Instytutu Szk³a, Ceramiki Materia³ów Ogniotrwa³ych i Budowlanych. Nr 4

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

DMTA AND DSC ANALYSES OF COMPOSITE PA 6,6 WITH GLASS FIBRE AFTER DYE ADDITION AND AGEING

WENTYLACJA + KLIMATYZACJA KRAKÓW NAWIEWNIKI WIROWE ELEMENTY WYPOSAŻENIA INSTALACJI WENTYLACJI I KLIMATYZACJI

Ogólne Warunki Ubezpieczenia PTU ASSISTANCE I.

INFORMACJA O PRODUKCIE

tel/fax lub NIP Regon

Firma NUKON jeden z czo³owych producentów wycinarek laserowych typu fiber. Wieloletnie doœwiadczenie w dziedzinie produkcji urz¹dzeñ do ciêcia stali

Wpływ promieniowania na wybrane właściwości folii biodegradowalnych

Analiza wpływu parametrów procesu druku 3D w technologii Fused Filament Fabrication na właściwości wytrzymałościowe gotowego wyrobu

WYZNACZANIE PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO ZA POMOCĄ WAHADŁA REWERSYJNEGO I MATEMATYCZNEGO

Reaktywna kompatybilizacja mieszanin elastomer estrowy/poliamid 6 polietylenem ma³ej gêstoœci funkcjonalizowanym oksazolin¹

Transkrypt:

38 14, 59, nr 4 Badania w³aœciwoœci termomechanicznych i morfologii rur z polietylenu poddanych procesowi starzenia za pomoc¹ promieniowania UV Adam Gnatowski 1), ), Mateusz Chyra 1), W³odzimierz Baranowski 1) DOI: dx.doi.org/1.14314/polimery.14.38 Streszczenie: Ocenie poddano w³aœciwoœci termomechaniczne i strukturê polietylenu przed i po procesie starzenia za pomoc¹ promieni ultrafioletowych. Próbki do badañ wyciêto z rur wytworzonych metod¹ wyt³aczania. Przeprowadzono termiczn¹ analizê dynamiczn¹ (DMTA), badania metod¹ ró nicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) oraz obserwacje pod mikroskopem, przy powiêkszeniu 4. Wykonano pomiary twardoœci, barwy oraz po³ysku próbek. Wykazano, e promieniowanie UV powoduje nieodwracalne zmiany w polietylenie. Pogorszeniu ulegaj¹ w³aœciwoœci mechaniczne tworzywa zmniejsza siê wartoœæ modu³u zachowawczego oraz tangensa k¹ta stratnoœci. Próbki polietylenu po starzeniu za pomoc¹ promieniowania UV wykazuj¹ ni szy stopieñ krystalicznoœci, zmniejsza siê ich twardoœæ, zmianie ulega odcieñ barwy oraz po³ysk. Pogorszeniu ulega równie wytrzyma³oœæ na rozci¹ganie. W badaniach mikroskopowych zarejestrowano niewielkie zmniejszenie sferolitów. S³owa kluczowe: polietylen, starzenie UV, w³aœciwoœci termiczne, w³aœciwoœci mechaniczne, barwa, po³ysk, morfologia. Analysis of thermomechanical properties and morphology of polyethylene pipes after aging by UV radiation Abstract: This paper presents the results of an assessment of structure and thermomechanical properties of polyethylene before and after the aging by UV irradiation. The test specimens were cut from the pipes manufactured by extrusion. They were analyzed using dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), differential scanning calorimetry (DSC) and microscopic examination at 4 magnification. The hardness, colour and gloss of the specimens were also investigated. It was shown that UV radiation induces irreversible changes in polyethylene leading to deterioration of polymer mechanical properties i.e. a decrease of storage modulus and mechanical loss tangent values. Polyethylene samples exhibit a lower degree of crystallization, reduced hardness and tensile strength as well as changed gloss and colour tone after UV aging. Also, a slight reduction in the size of spherulites was observed in microscopy investigations. Keywords: polyethylene, UV aging, thermal properties, mechanical properties, colour, gloss, morphology. 1) Politechnika Czêstochowska, Instytut Technologii Mechanicznych, Al. Armii Krajowej 19c, 4- Czêstochowa. ) Autor do korespondencji; e-mail: gnatowski@ipp.pcz.pl Tworzywa poliolefinowe s¹ stosowane w ró nych ga³êziach œwiatowego przemys³u, g³ównie w technologii wyt³aczania i wtryskiwania. Z polietylenu np. s¹ wykonywane wytwory, takie jak: rury, folie oraz wszelkiego rodzaju opakowania [1 5]. W³aœciwoœci tworzyw polimerowych w du ym stopniu zale ¹ od warunków u ytkowania, tj. od temperatury, czasu obci¹ enia, rodzaju odkszta³cenia, warunków atmosferycznych oraz promieniowania UV. Wymienione czynniki mog¹ w znacznym stopniu wp³ywaæ na w³aœciwoœci chemiczne, fizyczne, mechaniczne i estetyczne u ytkowanych tworzyw polimerowych [5 11]. Pojêcie starzenia jest u ywane do okreœlenia zmian fizycznych w³aœciwoœci polimerów, spowodowanych reakcjami chemicznymi lub fotochemicznymi, w wyniku których nastêpuje rozerwanie ³añcucha lub sieciowanie makrocz¹steczek [6 8, 11 13]. Stosowanie materia³ów polimerowych w œrodowisku naturalnym wymaga dobrania odpowiedniego typu materia³u w zale noœci od przeznaczenia i warunków pracy. Celem badañ by³a ocena w³aœciwoœci rur po okresie sk³adowania. Okreœlano zmiany w³aœciwoœci mechanicznych i termicznych polietylenu poddanego procesowi starzenia pod wp³ywem promieniowania UV. Wyznaczano charakterystyki mechaniczne przy obci¹ eniu statycznym, jak równie

POLIMERY 14, 59, nr4 39 zmiany w³aœciwoœci polimerów w szerokim zakresie temperatury i obci¹ enia. Metod¹ termicznej analizy dynamicznych w³aœciwoœci mechanicznych (DMTA) oceniano przemiany zachodz¹ce w materia³ach polimerowych. Znajomoœæ przebiegu zmian modu³ów dynamicznych Younga i tangensa k¹ta stratnoœci mechanicznej pozwala na ustalenie zwi¹zku miêdzy cechami cz¹steczkowymi a w³aœciwoœciami mechanicznymi materia³ów polimerowych [6 8, 14, 15]. Materia³y CZÊŒÆ DOŒWIADCZALNA Do badañ u yto próbek o gruboœci 4 mm, wyciêtych wzd³u z warstwy zewnêtrznej rur o œrednicy nominalnej 63 mm oraz gruboœci œcianki 5,8 mm, o SDR = 11; wyt³aczanych z dwóch handlowych gatunków polietylenu: 38 YCF, o wskaÿniku szybkoœci p³yniêcia,88 g/1 min oraz XSC 5 Orange, o wskaÿniku szybkoœci p³yniêcia,3g/1min,produkcjitotalpetrochemicals.obydwa rodzaje polietylenu s¹ przeznaczone do wyt³aczania rur, s³u ¹cych do budowy sieci gazowych. Do badañ wybrano polimery ró ni¹ce siê wskaÿnikiem szybkoœci p³yniêcia, twardoœci¹ i wytrzyma³oœci¹ na rozci¹ganie. Proces starzenia Proces starzenia przeprowadzono w komorze do badañ, przy u yciu promieni UV emitowanych za pomoc¹ wysokoprê nej rtêciowej lampy wy³adowczej. Czas naœwietlania próbek w komorze, równy 1, dnia, obliczono przyjmuj¹c na podstawie danych literaturowych [16 18] moc ca³kowitego promieniowania s³onecznego w ci¹gu roku, wynosz¹c¹ 1 kwh/m. Obliczony czas naœwietlania z zastosowaniem lampy wy³adowczej o okreœlonej mocy, odpowiada³ pó³rocznemu okresowi promieniowania s³onecznego [19, ]. Rury najlepszej jakoœci uzyskano w warunkach nastêpuj¹cych parametrów wyt³aczania: temperatura poszczególnych stref cylindra wyt³aczarki: t 1 = 18 C, t = 181 C, t 3 = 18 C, t 4 = 183 C, t 5 = 185 C; temperatura g³owicy wyt³aczarki 185 C; prêdkoœæ obrotowa œlimaka 69, dm 3 /min; prêdkoœæ odci¹gu 1, m/min; masowe natê enie przep³ywu 76,1 kg/h. Metody badañ Dynamiczne w³aœciwoœci mechaniczne oznaczano, wykorzystuj¹c urz¹dzenie DMA 4 firmy Netzsch, wyposa one w uchwyt do trójpunktowego zginania próbki w kszta³cie belki o wymiarach 1 7 4mm.Próbkê obci¹ ano sinusoidalnie zmienn¹ si³¹, z czêstotliwoœci¹ 1 i 1 Hz oraz ogrzewano z szybkoœci¹ 3 C/min w zakresie temperatury od -15 do 15 C. Rejestrowano modu³ zachowawczy E, modu³ stratnoœci E oraz tangens k¹ta stratnoœci tg. Termogramy DSC rejestrowano przy u yciu aparatury Phox 4 PC firmy Netzsch, z szybkoœci¹ ogrzewania próbki 1 C/min, w przedziale temp. 5 19 C. Stopieñ krystalicznoœci oznaczano wykorzystuj¹c oprogramowanie urz¹dzenia Netzsch Proteus. Program umo liwia badanie przebiegu topnienia próbki w okreœlonym przedziale temperatury oraz wyznaczenie pola powierzchni miêdzy krzyw¹ termograficzn¹ a lini¹ podstawow¹, w zakresie wystêpowania refleksu endotermicznego. Próbki wa ono za pomoc¹ wagi firmy Sartorius, o dok³adnoœci,1 mg, z mo liwoœci¹ wewnêtrznej kalibracji oraz zamkniêcia przestrzeni pomiarowej. Masa próbek mieœci³a siê w przedziale 7 1 mg. Morfologiê polimerów obserwowano pod mikroskopem Nikon Eclipse, w powiêkszeniu 4. Próbki do badañ wycinano z warstwy wierzchniej rur za pomoc¹ mikrotomu firmy Thermo Electron Corporation, z prêdkoœci¹ 4 m/s. Gruboœæ próbek wynosi³a m, a ich powierzchnia zawiera³a siê w przedziale 4 mm. Badania barwy prowadzono przy u yciu spektrofotometru firmy X-rite. Otrzymano wyniki w postaci dwóch wspó³rzêdnych a, b opisuj¹cych barwê i trzeciej L charakteryzuj¹cej jasnoœæ badanych próbek. Wartoœci parametru a okreœlaj¹ zmianê barwy od zielonej do czerwonej, a wartoœci parametru b od niebieskiej do ó³tej. Jasnoœæ wyra ona parametrem L okreœla zmianê od czerni do bieli, przy czym L = 1 wskazuje na barwê bia³¹, natomiast L = odpowiada barwie czarnej. Otrzymane wartoœci porównano ze skal¹ barw i jasnoœci [1]. Po³ysk oceniano za pomoc¹ urz¹dzenia firmy Elcometer, przy k¹cie odbicia œwiat³a równym. Twardoœæ okreœlano metod¹ wciskania kulki oraz metod¹ Shore a. Wytrzyma³oœæ na rozci¹ganie badano przy u yciu maszyny wytrzyma³oœciowej Inspekt Desk firmy Hegewald & Peschke. W statycznej próbie jednoosiowego rozci¹gania z prêdkoœci¹ 5 mm/min okreœlano wytrzyma³oœæ przy rozci¹ganiu, wyd³u enie przy maksymalnym naprê eniu i wyd³u enie przy zerwaniu. WYNIKI BADAÑ I ICH OMÓWIENIE Rysunki 1 i przedstawiaj¹ wyznaczone metod¹ DMTA krzywe termograficzne badanych tworzyw polimerowych, przed i po procesie starzenia pod wp³ywem promieniowania ultrafioletowego. Analiza krzywych wykazuje, e starzenie polietylenu pod wp³ywem promieni ultrafioletowych wp³ywa na zmniejszenie zarówno modu³u zachowawczego, jak i tangensa k¹ta stratnoœci. Podobne zmiany po procesie starzenia zarejestrowano w próbkach zarówno 389 YCF, jak i XSC 5 Orange. Starzenie spowodowa³o zmniejszenie wartoœci modu- ³u zachowawczego badanych materia³ów w ca³ym zakresie przebiegu krzywej. W przypadku polietylenu 389 YCF w fazie zeszklenia, spadek ten osi¹gn¹³ wartoœæ pra-

31 POLIMERY 14, 59,nr4 a) b),4,35 38 YCF,3 38 YCF starzony 38 YCF,5, 38 YCF starzony,15,1,5, -15-5 5 15,35 38 YCF,3 38 YCF starzony,5, 38 YCF,15 38 YCF starzony,1,5, -15-5 5 15 16 1 8 4 1 1 8 6 4 Rys. 1. Zale noœæ modu³u zachowawczego oraz wspó³czynnika stratnoœci mechanicznej od temperatury, polietylenu 38 YCF, okreœlona przy czêstotliwoœci: a) 1 Hz, b) 1 Hz Fig. 1. Dependence of the storage modulus and mechanical loss tangent on the temperature of polyethylene 38 YCF for the frequencies: a) 1 Hz, b) 1 Hz a) b),35,3,5,,15,1,5 XSC 5 Orangestarzony XSC 5 Orange XSC 5 XSC 5 Orange, -15-5 5 15,35,3,5,,15,1,5, XSC 5 XSC 5 Orange XSC 5 XSC 5 Orange -15-5 5 15 5 15 1 5 15 1 Rys.. Zale noœæ modu³u zachowawczego oraz wspó³czynnika stratnoœci mechanicznej od temperatury, polietylenu XSC Orange, okreœlona przy czêstotliwoœci: a) 1 Hz, b) 1 Hz Fig.. Dependence of the storage modulus and mechanical loss tangent on the temperature of polyethylene XSC 5 Orange for the frequencies: a) 1 Hz, b) 1 Hz wie 65 MPa, a w przypadku polietylenu XSC 5 Orange modu³ zachowawczy zmniejszy³ siê o wartoœci z przedzia³u 4 5 MPa. W odniesieniu do badanych materia³ów zarówno przed, jak i po starzeniu zarejestrowano odmienn¹ zale noœæ modu³u zachowawczego od temperatury, w zakresie odkszta³ceñ sprê ystych i przejœcia szklistego, ró nice dotyczy³y równie wartoœci. W zakresie fazy odkszta³ceñ wysokoelastycznych ró nica nie jest ju bardzo wyraÿna, przy czym w przypadku polietylenu 389 YCF po procesie starzenia, w tym zakresie zaobserwowano znacznie mniejszy wp³yw temperatury na zmiany modu³u zachowawczego. W temp. 8 1 C, czyli w koñcowym zakresie eksploatacji, ró nica miêdzy wartoœciami E próbek polimerów przed i po starzeniu jest ju nieznaczna. Z przebiegu krzywych zale noœci tg od temperatury, w warunkach czêstotliwoœci 1 i 1 Hz wynika, e temperatura zeszklenia badanych materia³ów przed i po starzeniu ma zbli on¹ wartoœæ, widoczne ró nice wi¹ ¹ siê natomiast z przebiegiem krzywych. W przypadku polietylenu XSC 5 Orange przed starzeniem, maksimum tangensa k¹ta stratnoœci zwi¹zane z przemian¹ relaksacyjn¹ przy czêstotliwoœci 1 Hz, zarejestrowano w temperaturze zeszklenia równej -11,7 C. Efekt jest spowodowany ruchami segmentów makrocz¹steczek w obszarze amorficznym, a po³o enie maksimum zale y od struktury krystalograficznej polimeru [, 3]. Po procesie starzenia, w temperaturze zeszklenia przy czêstotliwoœci 1 Hz zarejestrowano zmniejszenie wartoœci maksimum tg. Zaobserwowana zale noœæ jest podobna do Tabela 1. Wyniki badañ polietylenów metod¹ DSC obliczone za pomoc¹ programu Netzsch Proteus Table 1. Results of DSC investigations of polyethylenes calculated using Netzsch Proteus software Tworzywo polimerowe Stopieñ krystalicznoœci, % Zakres temperatury topnienia, C Temperatura topnienia maks. refleksu, C Entalpia topnienia, J/g 38 YCF 47,9 17,1 138,1 131, 14, 38 YCF starzony 46, 11,1 138,6 134, 135,3 XSC 5 Orange 43,1 15, 139,4 133, 16,3 XSC 5 33,9 11,6 14,7 135,1 99,47

POLIMERY 14, 59, nr4 311 a) d Q/d t, mw/mg 3 38 YCF,5 38 YCF starzony 1,5 1,5 5 7 9 11 13 15 17 19 a) b) 5 µm c) d) b) d Q/d t, mw/mg,5 1,5 1,5 XSC 5 Orange XSC 5 5 7 9 11 13 15 17 19 Rys. 3. Termogramy DSC: a) polietylenu 38 YCF przed i po starzeniu, b) polietylenu XSC 5 Orange przed i po starzeniu Fig. 3. DSC thermograms of: a) polyethylene 38 YCF before and after aging, b) polyethylene XSC 5 Orange before and after aging zale noœci zarejestrowanej w przypadku 38 YCF. Im ni szy stopieñ krystalicznoœci polietylenu, tym maksimum relaksacji jest mniejsze i przesuniête w kierunku ni szej temperatury [, 3]. Oznaczony stopieñ krystalicznoœci zestawiono w tabeli 1. Na podstawie analizy termogramów DSC stwierdzono (rys. 3), e starzenie przy u yciu promieni ultrafioletowych w istotnym stopniu wp³ynê³o na zawartoœæ fazy krystalicznej oraz w³aœciwoœci termiczne polietylenów. Mo na zauwa yæ zmniejszenie zawartoœci fazy krystalicznej w polietylenach poddanych dzia³aniu UV. W przypadku zarówno polietylenu 38 YCF, jak i polietylenu XSC 5 Orange rozszerzeniu uleg³ zakres temperatury topnienia. Wzros³a temperatura, w której topnienie fazy krystalicznej przebiega³o najszybciej. Wiêkszy odnotowany spadek stopnia krystalicznoœci dotyczy tworzywa XSC 5 Orange. Z kolei wiêksze rozszerzenie zakresu temperatury topnienia nast¹pi³o w przypadku polimeru 38 YCF. Analizuj¹c morfologiê badanych polietylenów stwierdzono, i starzenie z udzia³em UV nie spowodowa³o istotnych zmian, stwierdzono jedynie rozdrobnienie elementów strukturalnych (rys. 4). W dalszym ci¹gu jednak wystêpuje du a liczba ma- ³ych, gêsto upakowanych sferolitów, o s³abo zarysowanym kszta³cie. Mikrostruktura wewnêtrzna badanych materia³ów pozostaje uporz¹dkowana i regularna. Nie 5 µm Rys. 4. Morfologia polietylenu (pow. 4 ): a) 38 YCF, b) 38 YCF po starzeniu, c) XSC 5 Orange, d) XSC 5 Orange po starzeniu Fig. 4. Morphology of polyethylene (magnification 4 ): a) 38 YCF, b) 38 YCF after aging, c) XSC 5 Orange, d) XSC 5 Orange after aging wystêpuj¹ obszary o wyraÿnie wiêkszych lub mniejszych skupiskach sferolitów. Wyniki pomiaru barwy, w postaci graficznej przedstawiaj¹ rys. 5 7. Starzenie za pomoc¹ promieni ultrafioletowych wp³ynê³o na zmiany w barwie badanych tworzyw. Zmiany te, w znacznej mierze, mog¹ byæ spowodowane degradacj¹ fotochemiczn¹ barwnika. W przypadku starzonego polietylenu zarówno 38 YCF, jak i XSC 5 Orange nast¹pi³ wzrost jasnoœci, barwa natomiast zmieni³a odcieñ na bardziej zielony oraz niebieski. Mierzone wartoœci po³ysku badanych tworzyw zestawiono na rys. 8. Starzenie za pomoc¹ promieni UV spo- 74, 7, 7, 68, 66, 64, 6, 71,83 73,37 38 YCF starzony 66,77 67,35 XSC 5 Orange Rys. 5. Wartoœci jasnoœci polietylenu 38 YCF oraz polietylenu XSC 5 Orange, przed i po starzeniu Fig. 5. Lightness values of polyethylene 38 YCF and polyethylene XSC 5 Orange before and after aging

31 POLIMERY 14, 59,nr4 16 14 1 1 8 6 4 - -4 56 54 5 5 48 46 44 starzony -1,18 -,6 38 YCF 5,37 38 YCF 48,8 15,7 15,43 XSC 5 Orange Rys. 6. Wspó³rzêdna a badanych polietylenów przed i po starzeniu za pomoc¹ promieni UV Fig. 6. Value of a coordinate for the investigated polyethylenes before and after aging by UV radiation 55,3 XSC 5 Orange 54,1 starzony Rys. 7. Wspó³rzêdna b badanych polietylenów przed i po starzeniu za pomoc¹ promieni UV Fig. 7. Value of b coordinate for the investigated polyethylenes before and after aging by UV radiation HB, Sh HB, MPa 57 56 55 54 53 5 4 35 3 5 15 1 5 31,86 38 YCF 54,96 38 YCF 7,3 38 YCF starzony 53,84 38 YCF starzony 3,31 31,7 XSC 5 Orange 56,6 XSC 5 Orange XSC 5 Rys. 9. Twardoœæ polietylenów oznaczona metod¹ wciskania kulki Fig. 9. Hardness of polyethylenes determined using ball indentation method 54,84 XSC 5 Rys. 1. Twardoœæ polietylenów oznaczona metod¹ Shore a Fig. 1. Hardness of polyethylenes determined by Shore s method wodowa³o spadek po³ysku zarówno polietylenu 38 YCF, jak i polietylenu XSC 5. Wyniki badañ twardoœci oznaczanej metod¹ kulkow¹ i metod¹ Shore a (rys. 9, 1) wskazuj¹ na pogorszenie tej w³aœciwoœci polietylenów poddanych starzeniu UV. 7 6 5 4 3 1 6,5 38 YCF 5,34 5,55 4,51 XSC 5 Orange starzony Rys. 8. Po³ysk polietylenów 38 YCF oraz XSC 5 Orange, przed i po starzeniu za pomoc¹ UV Fig. 8. Gloss of polyethylenes 38 YCF and XSC 5 Orange before and after aging by UV radiation Rys. 11. Krzywa statycznego rozci¹gania polietylenu 38 YCF, przed i po starzeniu za pomoc¹ promieniowania UV Fig. 11. Static tension curve of polyethylene 38 YCF before and after aging by UV radiation

POLIMERY 14, 59, nr4 313 Tabela. W³aœciwoœci mechaniczne wyznaczone podczas statycznego rozci¹gania badanych polietylenów Table. Mechanical properties determined from tensile tests of the investigated polyethylenes Tworzywo polimerowe Wytrzyma³oœæ na rozci¹ganie, MPa Naprê enie przy zerwaniu, MPa Maksymalne wyd³u enie, % 38 YCF 17,8 1,55 37 38 YCF starzony 11,73,5 54 XSC 5 Orange 13,37 1, 36 XSC 5 13,8 5,3 46 temperatury topnienia, zmianê barwy i po³ysku badanych tworzyw, zmniejszenie twardoœci oraz wytrzyma- ³oœci na rozci¹ganie. LITERATURA Rys. 1. Krzywa statycznego rozci¹gania polietylenu XSC 5 Orange, przed i po starzeniu za pomoc¹ promieniowania UV Fig. 1. Static tension curve of polyethylene XSC5 Orange before and after aging by UV radiation Tabela zawiera wyniki badañ cech wytrzyma³oœciowych polietylenów, ocenianych w próbie statycznego rozci¹gania. Krzywe rozci¹gania przedstawiaj¹ rys. 11, 1. Po procesie starzenia za pomoc¹ UV bardzo wyraÿnie zmala³o wyd³u enie oraz maksymalne naprê enie. Próbki polietylenów poddane dzia³aniu promieni UV wykazuj¹ brak wyraÿnej granicy plastycznoœci, charakterystyczny dla tworzyw kruchych, co potwierdzaj¹ wyniki oceny wp³ywu starzenia UV na dynamiczne w³aœciwoœci mechaniczne próbek. WNIOSKI Badania w³aœciwoœci polimerów poddanych procesowi przyspieszonego starzenia za pomoc¹ promieni UV umo liwiaj¹ przewidywanie zmian zachodz¹cych w wyrobach po okresie ich sk³adowania, a tak e dobór odpowiednich materia³ów do konkretnych zastosowañ. W próbkach starzonych polietylenów stwierdzono pogorszenie dynamicznych w³aœciwoœci termomechanicznych, spadek stopnia krystalicznoœci oraz rozszerzenie zakresu [1] Sikora R.: Tworzywa wielkocz¹steczkowe. Rodzaje, w³aœciwoœci i struktura, Lublin 1991. [] Pielichowski J., Puszyñski A.: Technologia tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 3. [3] uchowska D.: Polimery konstrukcyjne, WNT, Warszawa 1995. [4] Czaja K.: Poliolefiny, WNT, Warszawa 5. [5] Rymarz G., Gibas E.: Plast. News 1, 1, 35. [6] Gnatowski A.: Kompozyty 9, nr3, 38. [7] Gnatowski A., Kwiatkowski D., Nabia³ek J.: Kompozyty 1, nr3, 4. [8] Blom H., Yeh R., Wojnarowski R., Ling M.: Thermochim. Acta 6, 44, 64. [9] Pusz A., Michalik K.: Arch. Mater. Sci. Eng. 9, 36, 89. [1] Szymiczek M., Wróbel G.: J. Achiev. Mater. Manufact. Eng. 7, 19, 87. [11] Gnatowski A.: Polimery 11, 56, 11. [1] Blom H., Yeh R., Wojnarowski R., Ling M.: Thermochim. Acta 6, 44, 64. [13] Maity M., Khatua B.B., Das C.K.: Polym. Degrad. Stab. 1, 7, 499. [14] Gnatowski A., Koszkul J.: J. Mater. Proc. Techn. 6, 175, 1. [15] Wetton R.E., De Blok R., Corish P.J.: Polimery 199, 35, 163. [16] Kalda G., Paterek R.: Zeszyty naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i In ynieria Œrodowiska 11, 58, 89. [17] Dane meteorologiczne z Europejskiego Centrum Prognoz Œrednioterminowych (ECMWF) 11, G. Czisch ISET/IPP. [18] El-Nouby M., El Shazly M.: Atmos. Environ. 7, 41, 4856. [19] João F. i in.: Appl. Energy 9, 86, 99. [] Samy A.: Energy Convers. Manag. 8, 49, 384. [1] Gnatowski A.: Kompozyty 1, nr, 115. [] Campoy I., Arribas J.M., Zaporta M.A.M., Marco C., Gómez M.A., Fatou J.G.: Eur. Polym. J. 1995, 31, 475. [3] Pramoda K.P., Liu T.: J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 4, 4, 183. Otrzymano 6 III 13 r.