کیلشیم کاربونیٹ ریئنفورسڈ موڈیفائیڈ پولیتھیلین پیئ کے لیے مزید بہتر بنانے کا منصوبہ

Polyethylene (PE) ان پلاسٹک میں سے ایک ہے جس نے صنعتی پیداوار میں سب سے زیادہ توجہ مبذول کی ہے۔ اس میں بہترین کم درجہ حرارت کی مزاحمت، زیادہ تر تیزاب اور الکلی سنکنرن کے خلاف مزاحمت، اچھی کیمیائی استحکام، تیز مولڈنگ اور مضبوط آپریبلٹی کے فوائد ہیں۔ یہ بڑے پیمانے پر پیکیجنگ، تعمیراتی مواد، آٹوموبائل، حیاتیات اور دیگر شعبوں میں استعمال ہوتا ہے۔ تاہم، اس کا مزید اطلاق اس کی خرابیوں جیسے کہ گرمی کی ناقص مزاحمت اور نسبتاً کم مکینیکل خصوصیات کی وجہ سے محدود ہے۔

الٹرا فائن CaCO3 میں چھوٹے ذرہ سائز اور اچھی بازی ہے۔ اس میں پلاسٹک میں چھیدوں اور خالی جگہوں کو کم کرنے اور پلاسٹک کے سکڑنے کو مزید یکساں بنانے کے فوائد ہیں۔ یہ پولی تھیلین، پولی اسٹیرین، پولی وینیل کلورائد، اور پولی پروپیلین میں بھری ہوئی ہے۔ دیگر پلاسٹک کے علاوہ، یہ پلاسٹک کی مصنوعات کی سختی، جہتی استحکام اور سختی کو بہتر بنا سکتا ہے۔

تاہم، بڑی تعداد میں مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ صرف کیلشیم کاربونیٹ یا دیگر فلرز کو تبدیل شدہ پولیمر بھرنے یا دیگر مواد میں ترمیم کرنے سے اکثر بہترین نتائج حاصل نہیں ہوتے ہیں، اور کارکردگی میں بہتری نسبتاً آسان ہے۔ مختلف غیر دھاتی معدنی پاؤڈرز کی کمپاؤنڈ ترمیم اکثر بہتر اثرات مرتب کرتی ہے اور مواد کی مجموعی کارکردگی کو بہتر بنا سکتی ہے۔ اب زیادہ سے زیادہ ریسرچ ایپلی کیشنز موجود ہیں.

یانگ چانگیو اور دیگر کی تحقیق سے یہ بات سامنے آئی ہے کہ نینو-CaCO3 پولی تھیلین مرکب مواد کی مطابقت اور حرارتی استحکام کو بہتر بنا سکتا ہے، اور بیگاس فائبر (BF) مرکب مواد کی کرسٹل پن اور سختی کو بہتر بنا سکتا ہے۔ دونوں مرکب مواد کی مکینیکل خصوصیات اور میکانکس کو مؤثر طریقے سے بہتر بنا سکتے ہیں۔ کارکردگی

01 پولی تھیلین پیئ کی درجہ بندی

PE کو اس کی کیمیائی ساخت، رشتہ دار مالیکیولر وزن اور پولیمرائزیشن کے طریقہ کار کے مطابق تقسیم کیا گیا ہے۔ اسے بنیادی طور پر تین اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: کم کثافت والی پولیتھیلین (LDPE)، ہائی ڈینسٹی پولیتھیلین (HDPE) اور لکیری کم کثافت والی پولیتھیلین (LLDPE)۔

▷کم کثافت والی پولیتھیلین

LDPE میں ایک وسیع رشتہ دار مالیکیولر وزن کی تقسیم، کم کرسٹلنیٹی ہے، اور قینچ پتلا کرنے کے رویے کے لیے حساس ہے۔ یہ مولڈنگ کے عمل کے دوران سختی پیدا کر سکتا ہے، اس لیے LDPE میں اچھی نظری خصوصیات اور عمل کی صلاحیت ہے۔ کیونکہ کرسٹل لائن کا ینگ ماڈیولس بے ساختہ خطے کے مقابلے بہت زیادہ ہے، LDPE کی سختی اور تناؤ کی طاقت کم ہے، لیکن وقفے پر سختی اور لمبا ہونا زیادہ ہے۔
ایل ڈی پی ای بنیادی طور پر پلاسٹک پیکیجنگ بیگز، زرعی فلموں، انجیکشن مولڈ مصنوعات وغیرہ میں استعمال ہوتا ہے۔

▷ اعلی کثافت والی پولیتھیلین

HDPE پائپ اخراج لائن اس میں سختی، سختی، اور میکانیکل خصوصیات ہیں، لیکن یہ عمر اور خراب ہونے میں آسان ہے، اور اس کی سطح کی سختی کم ہے۔ ایچ ڈی پی ای کو پائپ، انجیکشن مولڈنگ، بلو مولڈنگ، فشینگ نیٹ، رسی، پیکیجنگ فلموں اور دیگر مصنوعات میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایچ ڈی پی ای میں اچھی موصلیت ہے اور اسے تاروں اور کیبلز کے ساتھ ساتھ کچھ گھریلو آلات کے کیسنگ کے لیے ریپنگ میٹریل کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔

▷ لکیری کم کثافت والی پولیتھیلین

ایل ایل ڈی پی ای پولی تھیلین کی ایک نئی قسم ہے جو حالیہ برسوں میں نئی ​​تیار اور تیزی سے تیار ہوئی ہے۔ یہ ایتھیلین کا کوپولیمر اور ایک اولیفین ہے۔ کم کثافت والی پولیتھین کے مقابلے میں، لکیری کم کثافت والی پولیتھین ایک جیسی شکل رکھتی ہے، سطح کی اچھی چمک، بہتر کم درجہ حرارت کے خلاف مزاحمت، لیکن ناقص شفافیت۔ ایل ایل ڈی پی ای فی الحال تقریباً تمام روایتی پولی تھیلین مارکیٹوں میں داخل ہوتا ہے، بشمول فلم، مولڈنگ، سی پائپ اور پائپ۔

02 پولی تھیلین پیئ میں ترمیم

سنگل پولی تھیلین میں میکانکی خصوصیات ہیں جیسے کہ گرمی کی عمر بڑھنے کی ناکافی مزاحمت، کم درجہ حرارت والے ماحول میں ٹوٹ پھوٹ، کم سختی، اور کمزور اثر مزاحمت۔ لہذا، ترمیم کے علاج کو نشانہ بنایا جانا چاہئے.

فی الحال، PE کی ترمیم میں بنیادی طور پر ترمیم کے دو طریقے شامل ہیں: کیمیائی ترمیم اور جسمانی ترمیم۔ فزیکل ترمیم میں، فلنگ انہینسڈ ترمیم ایک مرکب یا مرکب مواد ہے جو پولی تھیلین میں ترمیم کرنے والوں کو شامل کرکے اور پولی تھیلین کی کچھ خصوصیات کو بہتر بنانے یا پولی تھیلین کو نئی خصوصیات دینے کے لیے مکس کرکے تیار کیا جاتا ہے۔

فی الحال عام طور پر استعمال ہونے والے غیر نامیاتی فلرز میں بنیادی طور پر کیلشیم کاربونیٹ، کوارٹج پاؤڈر، لکڑی کے آٹے کا ریشہ، چاول کے بھوسے/گنے کا ریشہ، سلیکا، سرگوشیاں، گلاس فائبر، کیولن، شیشے کے موتیوں، ٹیلک، گریفائٹ، کاربن نانوٹوبس وغیرہ شامل ہیں۔ سختی، طاقت، جہتی استحکام، گرمی کی مزاحمت، مقناطیسیت، چالکتا اور مصنوعات کی دیگر خصوصیات کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔

اس کے اصول کو دریافت کرتے ہوئے، غیر نامیاتی ذرات میں گرمی کی مزاحمت اور طاقت زیادہ ہوتی ہے، اور غیر نامیاتی ذرات پولی تھیلین کے کرسٹلائزیشن کے عمل پر بہت زیادہ اثر انداز ہوتے ہیں۔ غیر نامیاتی نیوکلیٹنگ ایجنٹ کے طور پر، وہ پولی تھیلین رال اور دیگر اہم اشارے کی طاقت، سختی اور گرمی کی مزاحمت کو براہ راست متاثر کر سکتے ہیں۔

03 کیلشیم کاربونیٹ میں ترمیم کی گئی۔

کیلشیم کاربونیٹ، ایک ورسٹائل غیر نامیاتی فلر کے طور پر، پولیمر مواد کے ساتھ استعمال ہونے پر اس کے دو نقصانات ہیں:

ایک طرف، سطح ہائیڈرو فیلک اور اولیوفوبک ہے، مضبوط قطبیت کے ساتھ، نامیاتی جسم کی ہائیڈروفوبک اور اولیو فیلک کم قطبیت کے برعکس، پولیمر میٹرکس کے ساتھ ملنا مشکل ہے۔

دوسری طرف، کیلشیم کاربونیٹ پولیمر کے ساتھ ناقص بائنڈنگ فورس رکھتا ہے اور یہ صرف گھلنشیل کردار ادا کر سکتا ہے۔ ضرورت سے زیادہ کیلشیم کاربونیٹ پولیمر مواد کی کارکردگی میں نمایاں کمی کا سبب بنے گا، جس سے مصنوعات کی تیاری اور پروسیسنگ مشکل ہو جائے گی۔

عملی استعمال میں، کیلشیم کاربونیٹ اور پولی تھیلین کے درمیان اچھی انٹرفیشل بانڈنگ ہونی چاہیے، اور کیلشیم کاربونیٹ کے ذرات کا سائز چھوٹا ہونا چاہیے اور پھیلاؤ اچھا ہونا چاہیے۔ لہذا، کیلشیم کاربونیٹ میں ترمیم کرنا ضروری ہے.

کیلشیم کاربونیٹ کو ٹائٹینیٹ کپلنگ ایجنٹ کے ساتھ تبدیل کیا جاتا ہے۔ ترمیم کے عمل کے دوران کپلنگ ایجنٹ میں الکائل موئیٹی کو ہائیڈولائز کرنا اور کیلشیم کاربونیٹ کی سطح پر -OH کے ساتھ ملانا آسان ہے، جو کیلشیم کاربونیٹ کی سطح کی خاصیت کو ہائیڈروفوبک بنا سکتا ہے۔ تینوں ڈھانچے کو الجھایا جا سکتا ہے یا کیمیائی طور پر پولیمر کے ساتھ ملایا جا سکتا ہے، اس طرح کیلشیم کاربونیٹ اور پولیمر کے درمیان انٹرفیشل مطابقت کو بہتر بناتا ہے اور نظام میں کیلشیم کاربونیٹ کی ریولوجی اور بازی استحکام کو بہتر بناتا ہے، اس طرح مکینیکل خصوصیات اور مکینیکل خصوصیات کو بہتر بناتا ہے۔

ٹائیٹینیٹ کپلنگ ایجنٹ کے ترمیمی اصول

04 غیر نامیاتی پاؤڈر سے بھرا ہوا ترمیم شدہ پولیتھیلین

Zuo Yinze et al. CaCO3 اور SiO2 کو فلرز کے طور پر تبدیل کرنے کے لیے بالترتیب ٹائٹینیٹ کپلنگ ایجنٹ (KH101) اور سائلین کپلنگ ایجنٹ (KH570) کا استعمال کیا، اور HDPE کے ساتھ بائنری اور ٹرنری PE مرکب مواد کو میٹرکس کے طور پر بنایا۔ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ: ترمیم شدہ نینو پارٹیکلز کے پھیلاؤ میں بہتری آئی ہے، میٹرکس میں کمی واقع ہوئی ہے۔ اور بائنری کمپوزائٹس کی تناؤ کی طاقت اور اثر کی طاقت پہلے بڑھتی ہے اور پھر CaCO3 اور SiO2 مواد کے اضافے کے ساتھ کم ہوتی ہے۔ جب SiO2 کی ڈوپنگ کی مقدار 7wt% ہے، PE/SiO2 جامع مواد کی جامع کارکردگی بہترین ہے۔ جب CaCO3 کی ڈوپنگ کی مقدار 15wt% ہوتی ہے، تو PE/CaCO3 جامع مواد کی جامع کارکردگی بہترین ہوتی ہے۔ PE/CaCO3/SiO2 جامع مواد میں، جب کیلشیم کاربونیٹ اور SiO2 کی ڈوپنگ مقدار 25wt% اور 7wt% ہوتی ہے، تو tensile کی طاقت اور %17.6 سے اثر کی طاقت اور %34.5 کا اثر نہیں ہوتا۔ بالترتیب، ایک ہم آہنگی اثر کو یقینی بنانا اور بہتر نتائج حاصل کرنا۔ مجموعی کارکردگی۔

Zhou Lin اور دوسروں نے SBS/HDPE کے ساتھ ملا ہوا نینو کیلشیم کاربونیٹ کے ساتھ اعلیٰ کارکردگی کا جامع مواد تیار کیا۔ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ: نینو کیلشیم کاربونیٹ اور ایس بی ایس/اعلی کثافت والی پولی تھیلین مرکب کے ٹوٹنے پر اثر کی طاقت، تناؤ کی طاقت، اور لمبا ہونا نینو کیلشیم کاربونیٹ کے اضافے کے ساتھ بڑھتا ہے۔ ماس فریکشن میں ہونے والی تبدیلیاں نیچے کی طرف کھلنے کے ساتھ ایک پیرابولک تبدیلی کو ظاہر کرتی ہیں۔ چونکہ مرکبات کے ٹوٹنے پر اثرات کی خصوصیات، تناؤ کی طاقت، اور لمبا ہونا بنیادی طور پر ہم آہنگی سے تبدیل ہوتا ہے، اس لیے یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ نینو کیلشیم کاربونیٹ مرکبات کو سخت اور مضبوط بنا سکتا ہے۔ مرکب کی مجموعی کارکردگی اس وقت بہترین ہوتی ہے جب نینو-کیلشیم کاربونیٹ کا بڑے پیمانے پر حصہ مرکب کی کل مقدار کے 15% تک پہنچ جاتا ہے۔

Zhang Xiaoqian et al. CaCO3/HDPE/لکڑی کے آٹے کے مرکب مواد کو تیار کرنے کے لیے لکڑی کے آٹے اور HDPE کے ساتھ CaCO3 سرگوشیوں کے مختلف تناسب کو مرکب کریں۔ ان کی تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ جب CaCO3 کی ڈوپنگ کی مقدار 7٪ ہے، تو تناؤ کی طاقت 28.3MPa کی چوٹی کی قیمت تک پہنچ جاتی ہے۔ HDPE/لکڑی پاؤڈر جامع مواد (19.7MPa) کے مقابلے میں، اس میں 43.7% اضافہ ہوا ہے، جبکہ موڑنے اور اثر کی طاقت میں 19.2% اور 20.1% اضافہ ہوا ہے۔