ПОЛИЭТИЛЕН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Оптические свойства

Оптические свойства ПЭВД — светопропуекание, светорассеяние, от­ражение от поверхности и показатель преломления, — как и другие свой­ства ПЭВД, определяются особенностями молекулярной и надмолеку­лярной структуры. Благодаря отсутствию полярных групп и тому, чте более чем на 97% молекулы ПЭВД состоят из групп - СН2-, ПЭВД яв­ляется наиболее прозрачным полимером в широком диапазоне длин волн — от УФ - и видимой области до дальней ИК-области спектра вплоть до миллиметрового диапазона.

В видимой области спектра ПЭВД имеет высокое светопропускание. Так, интегральное пропускание в интервале 400—800 нм пленки ПЭВД толщиной 50 мкм составляет примерно 80%. Значение светопропускания ограничено отражением и рассеянием на поверхностях, а также внутрен­ним рассеянием. Коэффициент отражения света от поверхности пленки в значительной мере зависит от ее качества. Сильное рассеяние наблюда­ется, например, у экструзионных пленок.

Рассеяние света в ПЭВД связано с его оптической неоднородностью, обусловленной наличием аморфной и кристаллической фаз, несколько различающихся по плотности и по показателю преломления. Как указы­валось выше, размеры кристаллитов в ПЭВД лежат в пределах 5-50 нм, а размеры сферолитов — в пределах 103-104 нм (1 — 10 мкм). Поэтому основной вклад в рассеянный свет вносит рассеяние на сферолитах, раз­меры которых одного порядка с длиной волны видимого света. Интен­сивность рассеянного света снижается с уменьшением степени кристал­личности полимера, поэтому рассеяние света в ПЭВД заметно ниже, чем в ПЭНД.

В ближней УФ-области спектра в интервале длин волн 200—400 нм интегральное светопропускание ПЭВД составляет около 45%. Оно зна­чительно меньше, чем в видимой области, как за счет увеличения рассея­ния, так и за счет поглощения, максимум которого расположен в более коротковолновой части спектра. Некоторое поглощение в этой области вызывают группы С=0, присутствующие в ПЭВД в незначительном коли­честве. В образцах, содержащих стабилизаторы или другие добавки, от­носящиеся к ароматическим соединениям, в этой области наблюдаются характерные полосы поглощения.

В ИК-области спектра ПЭВД является самым прозрачным полиме­ром. На его светопропускании при толщине образцов 0,2 нм и меньше практически не сказывается наличие небольшого числа групп - СН3, свя­зей —С=С—, а также групп С=0 и —О—Н. Имеется всего три интенсивные

50000 30000 10000 5000 3000 1900

40000 20000 7500 4000 2000 V, cm"

О і------------------------------------------------------ —-------------------

J L

J_______ I----------- L

1700 1500 1300 1100 900 1600 1400 1200 1000 800

Рис. 7.40. Спектр пропускания ПЭВД в УФ-, видимой и ИК-области

Полосы поглощения: 2926/2853 см"1 (валентные колебания связи С—Н), 1473/1463 см"1 (ножничные колебания связи С—Н) и 730/720 см-1 (маятниковые колебания связи С—Н), а также значительно менее интен­сивное поглощение 4170 см"1. На рис. 7.40 показан спектр пропускания пленки ПЭВД толщиной 50 мкм в интервале длин волн 0,2-25 мкм. Интегральное пропускание такой пленки в ИК-области спектра от 2,5 до 25 мкм составляет примерно 80%. С увеличением толщины образца ин­тенсивность указанных выше полос поглощения возрастает, растет также интенсивность и ряда других слабых полос поглощения. Однако и при толщине образца 1 мм „окна прозрачности" между интенсивными поло­сами поглощения продолжают сохраняться.

Показатель преломления ПЭВД имеет значение 1,51. Рефракция группы - СН2 -, определенная экспериментально, равна 4,62, рассчитанное значение этой величины равно 4,56. Подробно вопросы оптических свойств полимеров, в частности ПЭВД, рассмотрены в монографии [163].