38

dritën e pamjaftueshme. E ardhmja e përdorimit të kësaj teknike morri një kthesë në vitet1986 me futjen në përdorim të teknikës së transoformimt Fourier FT ( Fourier transform).Këto zhvillime kapërcyen shumë pengesa të mëdha dhe rezultatet në spektroskopinëRaman u ringjallën në kontekstin e analizave kimike.

Disa çështje të rëndësishme që ndodhen nën studimet Raman janë ilustruar nëfigurën 3.3.dhe 3.4. Kur drita monokromatike me energji hυ0 ndesh materien, që mund tëjetë në gjendje të gaztë, të lëngët apo të ngurtë, ekziston një mundësi që ajo të përhapetme të njëjtën frekuencë. Nëqoftëse objekti në studim, për shembull një molekulë, ështëmë e vogël se gjatësia e valës, përhapja është e tipit Rayleigh (siç është paraqitur nëfigurën 3.3). Gjendja fillestare nuk është domosdoshmërisht gjendja kuantike e vërtetë emolekulës, por mund të konsiderohet si një shtrembërim për një kohë të shkurtër i një rejeelektronesh, shkaktuar nga lëkundjet e fushës elektrike të dritës. Drita blu mund tëpërhapet në mënyrë më eficente sesa drita e kuqe dhe përhapja Rayleigh ështëpërgjegjëse për dritën blu në qiell. Reja (grupi, tufa) elektroneve në molekulë ështëgjithashtu e perturbuar nga vibrimi i molekulës dhe është i mundur bashkëveprimi ilëkundjeve vibruese dhe optikës, drejtuar nga përhapja Rayleigh. Përhapja Raman ështëtreguar në figurën 3.3 në të cilën përhapja e fotonit ka një energji të vogël nga një sasi tënjëjtë me transicionin e vibrimit hυl.

Figura 3.3 Nivelet energjitike

Nëqoftëse ndodh që molekula të jetë në një gjendje të ngacmuar vibrimi kur njëfoton shpërhapet, fotoni mund të fitojë energji në shpërhapje, drejtuar nga përhapjaRaman e anti-Stokes. Kurbat Raman Stokes dhe anti-Stokes janë pozicionuar në mënyrësimetrike rreth kurbave Rayleigh, por intensitetet e tyre janë shumë të ndryshëm mepërjashtim kur energjia e vibrimit është e ulët.

Absorbimi IR, ndryshe i quajtur FT-IR (infra e kuqe me transformim Fourier) oseabsorbimi IR i mesëm, gjithashtu varet në vibrimin e molekulave (siç është treguar nëfigurën 3.3). Megjithëse spektroskopia Raman kontrollon tranzicionin e vibrimit nëmënyrë indirekte nga shpërhapja e dritës, zhvendosjet Raman kanë të njëjtin nivel tëenergjisë së absorbimit FT-IR dhe në disa raste merret e njëjta energji. Roli i shpërhapjesRaman dhe FT-IR është i ndryshëm por informacioni kimik për to është i njëjtë.

39

Diferenca më e rëndësishme midis absorbimit dhe shpërhapjes Raman është propabiliteti.Për shembull, një mostër tipike e marrë për eksperiment të absorbimit, absorbon 90% tëdritës, por vetëm 1 nga1010 e fotoneve mund të kalojnë në shpërhapjen Raman.

Intensiteti

Energji

Zona

elektronike

e ngacmuar

Figura 3.4 Nivelet energjitike lidhur me burimin e rrezatimit 785 dhe 514.5nm mbi njëmostër fluoreshente. Shkalla e energjisë dhe intensiteti nuk janë të njëjta. Intensiteti i

fluoreshencës është disa rende më i lartë sesa shpërndarja Raman.

Pengesa më e madhe e përdorimit të spektroskopisë Raman është efekti i dobët.Problemi i dytë i spektroskopisë Raman është një tjetër efekt si, fluoreshenca. Drita edukshme tipike e përdorur për spektroskopinë Raman para viteve 1986 shpesh ngacmonfluoreshencën për interes analitik në papastërti. Fluoreshenca nuk është një proçes ishpërhapjes dhe emetimi i floureshencës nga shumë lëngje apo materiale të ngurtë nukkanë një strukturë vibruese. Figura 3.4 tregon nivele energjitike dhe emetimin efluoreshencës krahasuar me shpërhapjen Raman. Madje fluoreshenca e dobët mund tëjetë më e fortë se shpërhapja Raman. Me teknologjinë e para viteve 1986 dhe mengacmimin në 400-650 nm dritë, në analizat analitike dhe të papastërtisë së një mostrepengonin vrojtimet në shpërhapjen Raman në fraksione të mëdha të mostrës me rëndësipraktike. Prandaj, shmangia e fluoreshencës ishte kritikuar në dobi të spektroskopisëRaman për aplikime praktike.

Figura 3.5 bën një krahasim të Raman, FT-IR dhe spektrave NIR për polistirenin.Siç do të diskutohet më poshtë, teknikat e absorbimit NIR janë një arsye e zhvillimit tëspektrometrave Raman.

Spektoskopia e afërt-infra e kuqe është një tjetër teknike e rëndësishme nëkontekstin e zhvillimit analitik të spektoskopisë Raman. Metoda është në përgjithësireferuar në NIR, pavarësisht nga pështjellimi NIR-Raman. Absorbimi NIR është bazuarnë kombinimin e bandave të tranzicionit IR-të mesëm (figura 3.3). Megjithatë, energjia elartë e fotonit të përfshirë në absorbimin NIR, transmetohet nga fibrat optike dhe

40

materiale të zakonshme optike dhe metoda ka avantazhe të dukshme në përzgjedhjen emostrave dhe instrumenteve.

frekuenca cm-1

Figura 3.5 Krahasim i spektrave Raman, IR dhe NIR për polistirenin. Siç shihet shkallae intensiteteve është shumë e ndryshme me absorbimin NIR shumë më të dobët se

absorbimi FT-IR. Në këtë rast përqendrimi i polistirenit në NIR dhe Raman (PS i ngurtë)është më i lartë se përqendrimi i FT-IR (tretur në KBr)

3.1.3. Degradimi polimerëve

Degradimi dhe gërryerja e polimerëve dëmton paraqitjen dhe vetitë e këtyrematerialeve. Nën kushte ekstreme mund të ndodhë që të digjen ose produktet volatile tëlargohen. Spektroskopia infra e kuqe mund të përdoret për të shpjeguar mekanizmin edegradimit të polimerëve duke identifikuar dhe përcaktuar sasinë e produkteve tëdegradueshëm.

Mekanizmat më të rëndësishëm të degradimit të polimerëve përfshijnë foto-oksidimin dhe termo-oksidimin. Këto mekanizma rezultojnë në formimin ekomponimeve të tilla si karbonilated dhe hidroksilated, të cilët mund të identifikohenduke përdorur spektrat infra të kuqe respektivisht në zonat, 1900–1500 cm-1 dhe 3800–3100 cm-1. Nëqoftëse do të ekzistonin produkte komplekse të oksiduara, do tëkomplikoheshin mjaft valët e absorbimit infra të kuq. Gjithsesi, produktet e oksiduarmund të identifikohen duke trajtuar polimerin e oksiduar me gaz reaktiv si, SF4 ose NH3.Një proçes i tillë devijimi konverton produktet e oksiduara dhe sjell një modifikim pasuesnë bllokimin e valëve infra të kuqe.

Roli i spektroskopisë infra të kuqe në degradimin e polimerëve është ilustruar nëaplikimin e mekanizmave termo dhe foto-oksidim në polietilen. Gjatë proçesit të termo-oksidimit të polietilenit kemi formimin e komponimeve karboksil. Kur mostrat eoksiduara trajtohen me një alkal, në një gjatësi vale 1715 cm-1 shpërndahet dherivendoset në një peak të dallueshëm në 1610 cm-1.

41

3.2. MIKROSKOPIA ELEKTRONIKE ME SKANIM, SEM

Në shumë fusha të kimisë, shkencës së materialeve, të gjeologjisë dhe tëbiologjisë është shumë e rëndësishmë njohja e gjendjes dhe karakterizimi i sipërfaqeve tëtrupave të ngurtë. Metoda klasike që përdorej për studimin e sipërfaqeve ishtemikroskopia optike, e cila përdoret gjerësisht edhe sot. Por rezolucioni i mikroskopisëoptike kushtëzohet nga efektet e difraksionit, në gjatësi shumëfishe të gjatësisë të valës sëdritës. Në ditën e sotme sigurohet një informacion i kompletuar nëpërmjet metodave tëmikroskopisë elektronike. Dy metodat më të rëndësishme janë mikroskopia me skanimelektronik (scanning electron microscopy SEM) dhe mikroskopia e transmisionitelektronik (transmission electron microscopy). Gjithashtu metoda të rëndësishme nëkarakterizimin e sipërfaqeve janë edhe mikroskopia me skanim tunel (scanning tunnelingmicroskopi STM) dhe mikroskopia e forcave atomike (atomic force microscopy AFM).Edhe pse mikroskopitë e skanimit dhe transmisionit elektronik kanë shumë ngjashmëri,mikroskopia elektronike me skanim na jep imazhe morfologjike vetëm për sipërfaqen, siato që duken me sy të lirë. Në të kundërt mikroskopia e transmisionit elektronik shqyrton(kontrollon) edhe strukturën e brendshme të materialeve të ngurta dhe na jepinformacione rreth mikrostrukturës, që nuk janë të dukshme me sy të lirë. Siç do tëshpjegohet edhe më poshtë, do të fokusohemi në përdorimin dhe marrjen e imazheve ngamikroskopi elektronik me skanim.

Për marrjen e një imazhi SEM, një rreze elektronesh e fokusuar godet mbisipërfaqen e një materiali të ngurtë duke e skanuar në mënyrë palindromike. Kështurrezja e elektroneve: (1) skanon sipërfaqen në vijë të drejtë (drejtimi x), (2) rikthehen nëpozicionin fillestar dhe (3) zhvendoset poshtë në drejtimin Y në një distancë standarde.Ky proces përsëritet derisa skanohet zona e dëshiruar e sipërfaqes. Në mikroskopëtelektronik me skanim elektronet e prapashpërndara dhe sekondare kapen dhe përdorenpër të ndërtuar imazhin SEM. Për analizë kimike shumë instrumenta modern SEM kanëedhe detektorë të rrezeve X, me anë të të cilave mundësohet përcaktimi cilësor dhe sasiornga fluoreshenca e rrezeve X.

3.2.1. Mikroskopia Elektronike e Polimerëve

Në ditët e sotme mikroskopia elektronike me skanim (SEM) është një teknikëshumë e përhapur e cila përdoret në shumë laboratorë industrial. Gjithashtu kjo metodëpërdoret për studime dhe projekte kërkimore. Avantazhet e SEM janë rezolucioni i lartëlateral, thellësi të madhe fokusimi dhe thjeshtësia e kryerjes së mikroanalizave me rrezeX.

SEM përdoret shpesh në shkencën materiale, duke përfshirë këtu edhe fushën epolimerëve, për të shpjeguar strukturën mikroskopike ose për të ndarë fazat e ndryshmenga njera–tjetra. Në këtë pjesë të studimit do të shpjegohet bashkërendimi dhe mënyra eveprimit të SEM, duke marrë në konsideratë mikroskopët standard.

3.2.2. Spektroskopia e shpërndarjes së energjisë e bazuar në emetimin eRrezeve X

42

Spektroskopia e shpërndarjes së rrezeve X e bazuar në emetimin e Rrezeve X(Energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS ose EDX) është një teknikë analitike e cilapërdoret për analizën elementare ose karakterizimin kimik të mostrës. Një nga variantet espektroskopisë së fluoreshencës së rrezatimit X, e cila mbështetet në investigimin emostrës nëpërmjet bashkëveprimit midis radioaktivitetit elektromagnetik dhe lëndës,është duke analizuar emetimin e rrezeve X nga lënda në përgjigje të goditjes me grimcatë ngarkuara. Kapaciteti karakterizues vjen kryesisht si pasojë ku çdo element ka njëstrukturë atomike unike e cila lejon rrezet X, që janë karakteristike, që struktura atomikee një elementi të identifikohet në mënyrë unike nga një tjetër. Për të stimuluar emetimine rrezeve X karakteristike nga një mostër, një tuf me energji të lartë me grimca tëngarkuara, siç janë elektronet ose protonet ose tufa me rreze X, fokusohen në mostrën qëdo të studiohet. Si përfundim, atomet në mostër ndodhen në gjendjen bazë, elektronet nënivelet energjetike diskrete ose kufijtë e mbështjellës elektronike afër bërthamës. Tufarënëse mund të eksitojë një elektron në mbështjellën e brendshme, duke e nxjerrë atë ngambështjella, ndërkohë që krijohet një hapësirë elektronike nga vendi ku ndodhej më parëelektroni. Një elektron që ndodhet në mbështjellën e jashtme me energji të lartë mund tëçlirohet në formën e rrezeve X. Numri dhe energjia e rrezatimit X të emetuar nga njëmostër mund të matet nga një spektrometër që mat shpërndarjen e energjisë. Duke qenëse rrezet X janë karakteristike dhe ndërmjet dy shtresave ekzistojnë ndryshime tëtheksuara energjetike në strukturën atomike të elementit nga e cila ato emetohen, çkalejon matjen e përbërjes elementare të mostrës.

3.3. DIFRAKSIONI I RREZEVE X

Difraksioni i rrezeve X (XRD) është një metodë eksperimentale përkarakterizimin e materialeve. Metoda XRD përdoret për të identifikuar fazat kristaline tëpërbërësve, si edhe për të matur vetitë e tyre strukturore. XRD është një metodë shumë ethjeshtë dhe e sigurt për identifikimin cilësor të substancave kristaline inorganike dheorganike. Gjithashtu metoda XRD përdoret për të përcaktuar shkallën e kristalinitetit tëmaterialeve, përcaktimin e parametrave të rrjetës dhe vendosjen tre dimensionale tëatomeve, orientimet dhe deformimet. Një nga postulatet më të rëndësishme të të gjithametodave të rrezeve X është efiçenca e njëjtë e shpërndarjes të rrezeve X nga zonatkristaline dhe amorfe. Postulati i dytë tregon se polimeri ekziston si dy faza definitive(kristaline dhe amorfe), me modele karakteristike të shpërndarjes për secilën fazë.

3.3.1. Parimi dhe metodika e rrezeve X

Një mënyrë e bashkëveprimit të rrezeve X me elektronet e lëndës mund tëshkaktojë dukurinë e shpërndarjes së rrezatimit që njihet me emrin difraksion i rrezeve X.Kur shpërndarja e rrezeve X ndodhet nga një lëndë me ndërtim kristalor të rregullt,atëhere ndodh dukuria e interferencës kostruktive të tyre sepse largësitë ndërmjetqendrave të shpërndarjes janë të të njëjtit rend madhësie me vlerat e gjatësive të valeve tërrezatimit rënës.

Për difraksionin e rrezeve X përdoret formula Brag:

nλ=2dsinθ (3.1)

θ- është këndi i rrezeve X në sipërfaqen e kristalit.

43

Rrezet do të pasqyrohen nga kristalet e lëndës në qoftë se do të plotësohet kushti:

*sin

2*

n

d

(3.2)

Metodat që bazohen në difraksionin e rrezeve X kanë pasur dhe vazhdojnë të kenëpërdorim shumë të gjërë në studimet e strukturës së lëndëve kristalore dhe molekulave tëndërlikuara.

Figura 3.6 Difraksioni i rrezeve X nga një kristal.

Metodat me difraksion të rrezeve X përdoren për analizat cilësore dhe në raste tëveçanta përdoren për analiza sasiore. Analiza cilësore bazohet në difraksionin specifik tërrezeve X nga lëndët kristalore duke matur pozicionet e vijave të difraksionit të rrezeve Xdhe intesitetit relativ të tyre. Mund të bëhet përcaktimi cilësor i përmbajtjes së lëndëve tëndryshme në një përzierje. Nepërmjet matjes së këndëve të difraksionit 2θ mund të gjendet vlera e d-së që janë karakteristike për lëndët kristalore. Një nga përdorimetkryesore të difraktometrisë së rrezeve X është përcaktimi i strukturës kristaline.Dimensioni dhe gjeometria e celulës elementare zgjidhen nga pozicionet këndore të peak-eve të difraksionit, ndërsa arranxhimi i atomeve brenda celulës elementare është i lidhurme intensitetet relative të këtyre peak-eve.

3.4. DENSITETI DHE GRAVITETI SPECIFIK – ASTM D792-ISO1133

Graviteti specifik përkufizohet si porcioni i peshës që jep vëllimi i materialitekuivalent me vëllimin e ujit në temperaturë të qëndrueshme. Temperatura e duhur për tëpërcaktuar gravitetin specifik të një pjese të plastikave të ricikluara është 230C.

Metodika

Kjo metodë është e përshtatshme për peleta ose copa të vogla polimerike , ku kërkohet tëpërdoret:

Një peshore analitike Piknometër 50 ml me tub kapilar Desikator Termometër Termostat

44

Ky test fillohet duke peshuar piknometrin bosh në një peshore analitike, ku mëparë ai është larë, tharë në thermostat në temperaturën 1050C dhe është ftohur nëdesikator. Mbushim piknometrin me alkool izopropilik (2-propanol) dhe e vendosim nënjë banjo uji për 10 minuta derisa të arrihet një ekuilibër termik dhe më pas e peshojmë.Pasi e kemi zbrazur, larë dhe tharë piknometrin, hedhim 1.5 g polietilen (PE) të pastërdhe shtojmë 2-propanol deri në shenjën e tarimit të piknometrit. E vendosim në banjo ujipër 10 min, e thajmë nga jashtë piknometrin dhe e peshojmë. Këtë procedurë e ndjekimdhe për stadet e tjera të polietilenit të ricikluar.

Graviteti specifik llogaritet me anë të kësaj formule:

.( )

ag specifik

b a m (3.3)

ku: a-pesha e mostrës

b-pesha e piknometrit me 2-propanol

m-pesha e piknometrit me 2-propanol dhe mostër.

Densiteti llogaritet duke shumëzuar gravitetin specifik me densitetin e 2-propanolit.

Densiteti i 2-propanol = 0.78gr/cm3

3.5. MASA MOLEKULARE

Masat molekulare të polimerëve janë shumë të mëdha dhe ka një shpërndarje tëtyre në bazë të gjatësisë të zinxhirëve, të cilat varet nga kushtet e polimerizimit.Shpërndarja e masave molekulare mund të ketë një influencë të madhe në vetitë epolimerëve, kështu që është e nevojshme zbatimi i metodave të ndryshme për taspecifikuar dhe llogaritur këtë shpërndarje. Këto metoda bazohen në parime të ndryshme,duke dhënë rezultate të ndryshme në llogaritjen e masës molekulare. Kështu që është enevojshme dhe specifikimi i mënyrës të llogaritjes të masës molekulare mesatare si mebazë numrin, peshën ose viskozitetin. Më poshtë jepen dy mënyrat dhe metodikat ellogaritjes të masës molekulare mesatare.

3.5.1. Masa molekulare mesatare viskozimetrike

Masa molekulare mesatare viskozimetrike e një polimeri mund të përcaktohetpërmes matjes së viskozitetit të tretësirës së polimerit me anë të viskozimetrit tëOstwaldit.

45

Shenja e

sipërme

Shenja e

poshtme

Figura 3.7 Kapilari Ostwald

Nga viskozimetri i Ostwaldit merret koha e rrjedhjes të tretësirës së polimerit dhetë tretësit të pastër. Nga këto të dhëna gjendet viskoziteti specifik, i cili lidhet me kohën errjedhjes në këtë mënyrë:

0 0

0 0

sp

t t

t

( 3.4 )

ku: t→koha e rrjedhjes të tretësirës së polimerit

t→koha e rrjedhjes së tretësit të pastër

Viskoziteti specifik është një madhësi e cila varet nga masa molekulare dhepërqendrimi. Në rastin e përdorimit të viskozimetrit të Oswaldit duhet që të varet vetëmnga masa molekulare prandaj veprojmë si më poshtë:

sp

redC

( 3.5)

Merret një vlerë tjetër e cila quhet viskoziteti i reduktuar. Në përqëndrime të voglavarësia e viskozitetit ndaj përqëndrimit është lineare dhe vlera e vetme që nuk varet ngapërqëndrimi është viskoziteti karakteristik i cili gjendet:

0

lim sp

c c

(3.6)

Kjo vlerë e viskozitetit zëvendësohet tek ekuacioni i Mark-Houwink:

aK M ( 3.7)

K dhe a janë dy konstantet e Mark-Houwink dhe janë specifike për çdo kombinim tretës-polimer.

3.5.2. Masa molekulare mesatare në numër përcaktuar me metodën eosmozës

Fenomeni i osmozës është kalimi i vetvetishëm i tretësit të pastër për në tretësirë,të ndarë nga një membranë gjysëm-përshkuese. Membrana përshkohet vetëm nga tretësi

46

dhe jo nga substanca e tretur në të. Presioni osmotik, , është presioni që duhet tëaplikohet në tretësirë për të shmangur kalimin e tretësit. Osmoza përdoret sidomos përpërcaktimin e masës molekulare duke matur presionin osmotik, kryesisht tëmakromolekulave.

Studimi termodinamik i osmozës tregon se në ekuilibër, potenciali kimik i tretësitduhet të jetë i njëjtë në të dyja anët e membranës. Potenciali kimik i tretësit zvogëlohetnga lënda e tretur, por rivendoset vlera e tij e fillimit nga aplikimi i presionit. Si tregohet më poshtë, barazimi nënkupton se për tretësira të holluara presioni osmotik jepetnga ekuacioni i Van’t Hoff-it:

B RT (3.8)

Ku /BB n V është përqëndrimi molar i tretësirës.

Në anën e tretësit të pastër potenciali kimik i tretësit, në presionin p, është *A (p).

Në anën e tretësirës, potenciali kimik zvogëlohet nga prania e lëndës së tretur, e cilaredukton fraksionin molar të tretësit nga 1 në xA. Megjithatë, potenciali kimik i A-së rritetpër shkak të presionit të madh, p + π, që ushtron tretësira. Në ekuilibër potenciali kimik i A-së është i njëjtë në të dy anët, dhe mund të shkruajmë:

* ,A A Ap x p (3.9)

Duke marrë parasysh praninë e lëndës së tretur, ekuacioni shkruhet si më poshtë:

*( , ) ( ) lnA A A Ax p p RT x (3.10)

Vlerësimi i efektit të presionit mund të shprehet si më poshtë:

* *( ) ( )p

A A mpp p V dp

(3.11)

ku Vm është vëllimi molar i tretësit të pastër A. Kur kombinohen të tre ekuacionetfitojmë:

lnp

A mpRT x V dp

(3.12)

Shprehja na lejon që të llogaritim presionin shtesë π, i cili duhet të aplikohet në tretësirë për të vendosur potencialin kimik të tretësit në vlerën e tij fillestare dhe kështu tëvendoset ekuilibri në dy anët e membranës gjysëm-përshkuese. Për tretësirat e holluara,lnxA mund të zëvendësohet me ln(1-xB)≈-xB. Ne gjithashtu mund të supozojmë se kufiri ipresionit në integrim është shumë i vogël saqë volumi molar i tretësit mbetet konstant. Nëkëtë mënyrë, Vm mund të mbahet jashtë integrimit, duke dhënë :

B mRTx V (3.13)

Kur tretësira është e holluar, /B B Ax n n . Për më tepër A mn V V .

47

Meqënëse presioni osmotik është lehtësisht i matshëm dhe i dukshëm, osmometriaaplikohet në matjen e masës molekulare të makromolekulave, si proteinave dhepolimerëve sintetik. Presioni osmotik për këto tretësira shprehet në këtë mënyrë:

{1 ...}J RT B J (3.14)

Termi shtesë merr parasysh jopërsosmërinë, konstantja empirike B quhet ndryshekoefiienti virial osmotik.

Metodika

Presioni osmotik matet në një seri përqëndrimesh, c, dhe një diagramë e varësisësë Π/c kundrejt c përdoret për të përcaktuar masën molekulare të polimerit. Ne përdorimekuacionin e mësipërm ku [J]=c/M dhe c është përqëndrimi në g/ml i polimerit dhe Mështë masa molekulare. Presioni osmotik është i lidhur me presionin hidrostatiknëpërmjet ekuacionit Π=ρgh, ku g=9.81 ms-2. Me këtë zëvendësim, fitohet ekuacioni:

21 ... .....

h RT Bc RT RTBc

c gM M gM gM (3.15)

Prandaj për të gjetur M, varësia e h/c ndaj c, shprehet me anë të një vije të drejtë e cilandërpret boshtin e RT/ρgM në c=0.

3.6. INDEKSI I RRJEDHJES - MFI ASTM D 1138- ISO 1183

Shkalla e rrjedhjes në masën e polimerit matet në gramë për 10 minuta dhe kjovlerë njihet si “Indeksi i rrjedhjes së shkrirjes” ose MFI i polimerit.

Metodat e testeve dhe koncepti i projektimit bazë të aparaturës që përdoret përpërcaktimin e vlerave MFI janë pranuar në mënyrë universale dhe standartet e ndryshmendërkombëtare bazohen në këtë metodë që është rënë dakord për testimin.

Me fjalë të thjeshta, polimeri futet në cilindër të nxehur paraprakisht në njëtemperaturë të caktuar. Një cilindër i peshuar vendoset në krye të cilindrit dhe pas njëperiudhe kohe fillestare që lejon polimerin të kthehet në gjendje të shkrirë (i njohur sicikli i nxehjes paraprake), matet sasia e polimerit që kalon përmes grykës. Kjo mund tëbëhet në dy mënyra. Pas një intervali kohe të caktuar dhe më pas duke peshuar “atë qëdel” kështu që pas 10 minutash të llogaritet MFI. Ose, duke regjistruar kohën që i duhetpistonit për të zbritur nga një distancë e përcaktuar, që jep shkallën e rrjedhjesvolumetrike, dhe duke shumëzuar rezultatin e densitetit të polimerit në temperaturën etestimit dhe duke konvertuar këtë në një periudhë 10 minuta, përfitohet MFI.

3.6.1. Koha e para-nxehjes dhe hedhja e polimerit në cilindër

Për të siguruar përsëritjen e rezultateve të testimeve, të gjitha standartetndërkombëtare specifikojnë që distanca e lëvizjes së pistonit, për të cilën do të matetkoha e nxjerrjes, duhet të fillojë në një distancë të vendosur, menjëherë nga fillimi i

48

grykës deri në fund të sipërfaqes së pistonit. Për të vrojtuar vendosjen e saktë të pistonit,vendosen shenja referimi në piston në mënyrë të tillë që kur ato të përputhen me fillimine cilindrit, pozicioni i fundit të pistonit relativ me fillimin e grykës të jetë në pozicioninfillestar të specifikuar. Para se të fillohet me testet MFI cilindri me pistonin duhet tëlejohen të qëndrojnë për 15 minuta në temperaturën e testimit. Kjo nuk është e nevojshmepër cdo test pasardhës. Koha nominale e para-nxehjes e lejuar për polimerin përpararealizimit të matjeve, është 6 minuta sipas Standarteve Britanike ose atyre ISO dhe 7minuta sipas standarteve ASTM. Gjithsesi, mund të ketë raste kur nevojitet kohë para-nxehjeje më e gjatë. Në të tilla raste, duhet të konfirmohet që koha shtesë e polimerit nukndikon në strukturën ose karakteristikat e rrjedhjes së materialit dhe raportet e testimitduhet të theksojnë ndryshimet në parametrat e testimit.

Është e rëndësishme që të përcaktohet sasia e duhur e polimerit që do të ngarkohetnë cilindër. Nëse ngarkohet shumë polimer, kur të përfundojë cikli i para-nxehjes,pozicioni i pistonit do të jetë mbi pozicionin fillestar të përcaktuar. Në rast të kundërt, kurngarkohet më pak polimer, pistoni do të jetë poshtë pozicionit fillestar. Ndonjëherë ështëe vështirë me disa polimerë të matësh saktësisht sasinë e duhur të polimerit që duhet tëhidhet në cilindër. Në të tilla situata, është e pranueshme të përpiqesh për të rregulluarpozicionin e pistonit, duke pasur kujdes që çdo rregullim të bëhet brenda 4 minutave tëpara të ciklit të para-nxehjes. Nëse ritmi i zbritjes së pistonit është shumë i ulët, mund tëushtrohet pak presion shtesë me dorë ose të rritet pak pesha për të përshpejtuar lëvizjen epistonit. Nëse pistoni po lëviz shumë shpejt, peshat që veprojnë mbi të mund të mbahenpër pak kohë.

Kur hidhet polimeri në cilindër, është e rëndësishme të sigurohemi që kampioni itestit është i paketuar mirë dhe i jepet një shtysë e vogël me dorë për të shmangur cdobllokim ajri për të eleminuar flluskat në rrjedhje.

3.7. VETITË MEKANIKE – TESTI I TËRHEQJES NJË-AKSIALE

Shumë materiale gjatë përdorimit të tyre i nënshtrohen forcave ose ngarkesave.Në këto situata duhet të njihen karakteristikat e materialit që të projektohen elementët ebëra prej këtij materiali në mënyrë që të mos ndodhë ndonjë deformim më i madh osekëputje. Sjellja mekanike e materialit reflekton relacionet ndërmjet deformimit osereagimit të tij ndaj ngarkesës ose forcës së aplikuar. Veti mekanike të rëndësishme janërezistenca, fortësia, plasticiteti dhe shtangësia. Vetitë mekanike të materialeve matenduke ndërtuar me kujdes eksperimente laboratori që riprodhojnë sa më shumë të jetë emundur kushtet e përdorimit. Faktorët që duhet të merren në konsideratë përfshijnënatyrën e ngarkesave të aplikuara, zgjatjen e tyre në kohë si dhe kushtet e mjedisit.Ngarkesa mund të jetë në tërheqje, në ngjeshje, në prerje dhe madhësia e saj mund të jetëkonstante me kohën ose mund të ndryshojë në mënyrë të vazhdueshme. Gjithashtutemperatura e përdorimit mund të jetë një faktor i rëndësishëm.

3.7.1. Sjellja Sforco – Deformim

Vetitë mekanike të polimerëve specifikohen me shumë nga parametrat që janëpërdorur për metalet si: moduli i elasticitetit, kufiri i rrjedhshmërisë dhe qëndrueshmëria

49

në tërheqje. Për shumë nga materialet polimerë testi i thjeshtë sforcim-deformim përdoretpër karakterizimin e disa prej parametrave mekanikë. Karakteristikat mekanike tëpolimerëve, për pjesën më të madhe, janë shumë të ndjeshme ndaj shpejtësisë sëdeformimit, temperaturës, natyrës kimike të mjedisit (prania e ujit, oksigjenit, tretësveorganike etj). Ka tre mënyra kryesore se si mund të aplikohet një ngarkesë: në tërheqje,në ngjeshje dhe në shkarje. Një nga testet mekanike më të përgjithshme sforco-deformimrealizohet në tërheqje. Prova deformohet zakonisht deri në këputje, me një rritje gradualetë ngarkesës në tërheqje që aplikohet në një bosht, i cili zakonisht shtrihet në aksin e gjatëtë provës. Të dhënat regjistrohen si ngarkesa ose forca ndaj zgjatjes. Karakteristika forcë-deformim varet nga dimensioni i provës. Për të minimizuar këtë faktor gjeometrik,ngarkesa dhe zgjatimi normalizohen në parametrat sforco inxhinierike (ose thjesht sforco)dhe deformim inxhinierik ose deformim relativ. Sforco inxhinierike përcaktohet nga:

0

F

A

(3.16)

ku: F është ngarkesa e çastit e aplikuar pingul ndaj seksionit tërthor të provës (e matur nënjuton N) dhe është seksioni tërthor origjinal i provës para aplikimit të ngarkesës. Njësiae sforcos është megapaskal Mpa. Deformimi inxhinierik ose deformimi relative përcaktohet nga:

(3.17)

ku: l0 është gjatësia e provës para aplikimit të ngarkesës dhe l është gjatësia e çastit.l quhet deformimi i zgjatjes. Deformimi është pa njësi.

Në figurën 3.8 janë paraqitur tre tipe të ndryshme tipike të sjelljes sforcim-deformim për materialet polimerë.

Kurba A ilustron sjelljen sforcim-deformim për një polimer të thyeshëm,meqënëse ai thyhet gjatë deformimit elastik. Sjellja për materialet plastike, kurba B ështëe ngjashme me atë të gjetur për materialet metalike; deformimi fillestar është elastik, i cilindiqet nga rrjedhja dhe një rajon i deformimit plastik. Përfundimisht, deformimi ishprehur nga kurba C është totalisht elastik.

Moduli i elasticitetit (i quajtur moduli i tërheqjes ose shpesh thjesht modul përpolimerët) dhe plasticiteti në përqindje zgjatjeje përcaktohen për polimerët në të njëjtënmënyrë si dhe për metalet. Për polimerët plastikë (kurba B figura 3.8 ) pika errjedhshmërisë merret tek maximumi i kurbës, e cila ndodhet tamam pas mbarimit tërajonit linear-elastik.

0

0 0

l l l

l l

50

deformim

Sforco(Mpa)

Sforco(psi)

Figura 3.8 Sjellja sforco-deformim për polimerët e thyeshëm (kurba A); polimerëtplastikë (kurba B); dhe polimerët me elasticitet të lartë (elastomerët, kurba C)

Modulet e elasticitetit për polimerët e lartë elastikë mund të jenë të ulëta sa 7MPa,por dhe të larta sa 4GPa për disa polimerë shumë të fortë. Qëndrueshmëritë maksimale nëtërheqje për polimerët janë të rendit 100 MPa – ndërsa për disa aliazhe metalesh 4100MPa.

3.7.1.1. Moduli i Young-ut - moduli i elasticitetit

Shkalla e deformimit të një strukture varet nga madhësia e sforcove të vendosura.Për shumë materiale që janë sforcuar në tërheqje dhe në nivele relativisht të ulta, sforcojadhe deformimi janë proporcionalë. Pra:

E (3.18)

Ky është ligji Hooke dhe E është moduli i elasticitetit ose moduli Young.

Deformimi quhet elastik kur sforcoja dhe deformimi relativ janë proporcionalë,ose e thënë ndryshe, kur varësia është lineare. Pjerrësia e kësaj kurbe është moduli ielasticitetit E. Madhësia e modulit të Young-ut jep elasticitetin e polimerit. Ky modulmund të mendohet si një shtangësi ose rezistencë e materialit për deformimin elastik. Samë i madh të jetë moduli i elasticitetit aq më e madhe është shtangësia e materialit.Moduli i elasticitetit është shumë i varur nga temperatura. Me rritjen e temperaturësmoduli i elasticitetit zvogëlohet. Në shkallë atomike, deformimi elastik manifestohet nëndryshime të vogla të distancës ndëratomike dhe në tendosjen e lidhjeve ndëratomike. Sipasojë, madhësia e modulit të elasticitetit është masë e rezistencës ndaj ndarjes tëatomeve fqinjë, d.m.th e forcave të lidhjes ndëratomike. Për shumë materiale, deformimiështë elastik vetëm për deformime relative deri në 0.005. Nëse materiali deformohet mbikëtë pikë atëherë deformimi nuk është proporcional me sforcon ose e thënë ndryshe ligjiHooke nuk ka më vënd. Në këto raste ka vënd një deformim permanent, i pakthyeshëmose plastik. Tranzicioni nga elastik në plastik për shumë metale është gradual, reflektonnjë kurbaturë në fillim të deformimit plastik e cila rritet shpejt me rritjen e sforcos. Ngakëndvështrimi atomik, deformimi plastik i korrespondon këputjes së lidhjeve me fqinjët

51

atomikë origjinalë dhe riformimit të lidhjeve me fqinjë të rinj meqënëse një numër i madhatomesh ose molekulash lëvizin në lidhje me njera tjetrën. Pas ndërprerjes së sforcos atonuk rikthehen në pozicionet e tyre origjinale. Mekanizmi i këtij deformimi është indryshëm për materialet kristaline dhe amorfe. Për trupat e ngurtë kristaline deformimirealizohet sipas proçesit të rrëshqitjes, i cili përfshin lëvizjen e dislokimeve. Deformimiplastik tek trupat e ngurtë jokristaline ndodh sipas mekanizmit të rrjedhjes viskoze.

3.7.1.2. Rrjedhshmëria dhe kufiri i rrjedhshmërisë

Shumë struktura projektohen që të sigurohet vetëm deformim elastik kur zbatohetnjë sforcim. Por duhet të njihet niveli i sforcimit kur fillon deformimi plastik, pra kurfillon proçesi i rrjedhshmërisë.

kufiri i sipërm i

rrjedhshmerise

kufiri i poshtëm i

rrjedhshmërisë

deformim

sforco

deformim

sforco

plastikelastik

Figura 3.9 Sjellja sforco deformim e materialeve

Pika e rrjedhshmërisë përcaktohet si fillimi i jolinearitetit në lakoren e figurës 3.9a, e quajtur kufiri i proporcionalitetit P. Në disa raste ky kufi i proporcionalitetit nukpërcaktohet dot me saktësi. Marrëveshja që bëhet në këtë rast është: ndërtohet një vijëparalele me pjesën elastike të lakores në deformim relativ 0.002. Sforcimi që ikorrespondon prerjes së kësaj vije me lakoren σ-ε, që bie në zonën plastike, përcaktohet si kufiri i rrjedhshmërisë σy . Këtu përcaktohen kufiri i sipërm dhe kufiri i poshtëm irrjedhshmërisë. Si kufi i rrjedhshmërisë merret mesatarja e sforcimit që lidhet me kufirine poshtëm të rrjedhshmërisë.

3.7.1.3. Qëndrueshmëria në tërheqje

Pas rrjedhshmërisë, sforcimi i nevojshëm për të vazhduar deformimin plastikrritet deri në një maksimum dhe zvogëlohet deri në thyerjen eventuale. Qëndrueshmërianë tërheqje TS (MPa) është sforcimi në maksimumin e lakores sforcim-deformim. Kjo ikorrespondon sforcimit maksimal që mund të mbajë një strukturë në tërheqje. Nëse kysforcim zbatohet dhe ruhet atëherë ndodh thyerja. I gjithë deformimi deri në këtë pikëështë uniform në të gjithë zonën e ngushtuar të mostrës. Në këtë sforcim maksimal

52

formohet një ngushtim ose qafë në disa pika dhe deformimi i mëtejshëm vazhdon si nëfigurën 3.10. Thyerja ndodh në këtë qafë. Qëndrueshmëria në thyerje i korrespondonsforcimit në thyerje.

deformim

sforco

Figura 3.10 Paraqitja skematike e kurbës sforco-deformim për një polimer gjysëmkristalin. Në të përfshihen edhe disa nga fazat e deformimit

53

KAPITULLI IV

PJESA EKSPERIMENTALEGjatë punimit tonë u morrën për studim materiale të ndryshme plastike si

polietilen PE, polistiren PS dhe polipropilen PP në formë të pastër dhe të ricikluar.Studimi tonë u fokusua në dy drejtime. Drejtimi i parë përfshinte studimin e materialeplastike të ricikluara dhe krahasimin me materiale plastike të pastër të të njëjtit lloj. Përkëtë qëllim u morrën në studim polietilen i pastër dhe pesë lloje polietileni të ricikluar.Polietileni u zgjodh si materiali më i përdorur plastik dhe për shkak të larmishmërisë tëprodukteve që prodhohen prej tij. Drejtimi i dytë përfshinte riciklimin në shkallëindustriale të materialeve plastike si polietilen, polistiren dhe polipropilen dhe studimin endryshimeve strukturore dhe të vetive fiziko-mekanike gjatë cikleve të riciklimit.Materialet plastike u siguruan në formën e granulave nga kompani që operojnë në tregunshqiptar dhe më konkretisht nga fabrika e riciklimit ‘Everest’ Kashar dhe fabrika ericiklimit dhe prodhimit të produkteve plastike ‘Deteralba Sh.p.k’ Pogradec.

4.1. STUDIMI I MATERIALEVE PLASTIKE

Për studimin e materialeve plastike të ricikluara u morrën për analizë pesë lloje tëndryshme polietileni të ricikluar, ku katër prej tyre përdoreshin si qese për qëllimetransporti ndërsa i pesti si kuti shpërndarëse në instalimet elektrike. Dallimi i tyre bëhejlehtësisht nga ngjyra. Gjithashtu u morr për studim edhe polietilen industrialisht i pastër,me qëllim evidentimin e ndryshimeve mikrostrukturore dhe të vetive fiziko-mekanike memostrat e ricikluara. Të gjitha llojet e polietilenit u siguruan në formën e granulave. Nëtabelën 4.1 jepen llojet e polietilenit të ndara sipas ngjyrës, duke përshkruar edhe formënedhe përdorimet e secilës prej tyre.

Table 4.1 Lista e mostrave PE të analizuara, të përshkruara sipas ngjyrës, formës dhepërdorimit.No Mostra Ngjyra Forma Përdorimi

1 PE industrialisht ipastër

Bardhë Qese plastike Paketim

2 PE ricikluar Kuqe Qese plastike Paketim

3 PE ricikluar Gri Qese plastike Paketim

4 PE ricikluar Blu Qese plastike Paketim

5 PE ricikluar Bardhë-gjysëm

transparente

Qese plastike Paketim

6 PE ricikluar Bardhë-opake Kuti shpërndarëse Inst. elektrike

Hapi i parë përfshinte evidentimin e polietilenit si element bazë në të gjithamostrat dhe mundësinë e përcaktimit të aditivëve në mostrat e ricikluara. Si metodikë uzbatua fillimisht ajo e spektroskopisë të vibrimit; infra e kuqe FT-IR dhe Raman.

54

Në spektroskopinë e vibrimit infra të kuqe ndikon në një shkallë të madhe formadhe madhësia e materialit. Kështu për marrjen e spektrave IR granulat e polietilenit ushndërruarn në formë pellete të hollë. Për këtë arsye u përdor një presë hidraulike PerkinElmer në temperaturë mbi 200C mbi temperaturën e shkrirjes. Temperatura e shkrirjes përpolietilenin (~1200C) u morr nga literatura. Sasia e polietilenit e përdorur për formimin epeletave ishte e rendit 0.02 – 0.03gr. Diametri i peletave ishte 13mm. Peletat u lanë tëkristalizohen gradualisht deri në temperaturë dhome. Në figurat më poshtë jepen granulatpolimerike, peletat e formuara dhe përdorimet e gjashtë mostrave të polietilenit.

.

Figura 4.1 Granula PE të pastër, peleta PE dhe qeset e paketimit PE

Figura 4.2 Granula e PE të kuq, peleta PE dhe qeset e paketimit PE

Figura 4.3 Granula PE gri, peleta PE dhe qeset e paketimit PE

55

Figura 4.4 Granula PE blu, peleta PE dhe qeset e paketimit PE

Figura 4.5 Granula PE e bardhë gjysëm-transparent, peleta PE dhe qeset e paketimit PE

Figura 4.6 Granula Pe e bardhë-opake, peleta PE dhe kutitë e shpërndarjes PE

Për formimin e peletave të polietilenit u përdor edhe një metodë e dytë me tretjedhe riprecipitim (dissolution–reprecipitation technique). Sasi prej 4 gr polietileni u tret në20 ml toluen në 1100C për rreth 60 minuta në një gotë Enlenmeyer 500ml me ndihmën enjë përzierësi magnetik me termostat. Më pas tretësira u ftoh dhe u derdh në një gotëEnlenmeyer e mbushur me n-hekzan (jo-tretës). Raporti toluen-hekzan ishte 1:3.Polietileni u riprecipitua, më pas u shpëla dhe u tha në temperaturë 800C për 10 orë.Polietileni i përftuar ishte në formën e pudrës. Me ndihmën e presës hidraulike u formuanpeleta polietileni. Forca e ushtruar në presë ishte rreth 7-8 ton.

56

Për marrjen e spektrave Raman u përdorën të njëjtat peleta. Metoda Ramanbazohej në marrjen e informacionit nga rrezja e kthyer pas (back-scattering method) dhetrashësia e peletave nuk ndikonte në spektrat Raman. Të dyja metodat janë jo-shkatërruese dhe peletat e formuara mund të përdoreshin edhe më pas.

Pajisja që u përdor për spektroskopinë infra të kuqe ishte spektrometri metransformim Fourier Perkin Elmer GX1 me software përkatës Spectrum për përpunimindhe llogaritjen e të dhënave. Rezolucioni i instrumentave ishte 4cm-1. SpektrometriPerkin Elmer GX1 merrte spektra në të gjithë intervalin infra të kuq, por ne u fokusuamnë zonën e mesme nga 4000cm-1 deri në 400cm-1. Numri i akumulimeve për të reduktuarzhurmën ishte 10.

Mikrospektrometri Raman që u përdor për marjen e spektrave Raman ishte i llojitRenishaw RamaScope RM1000 me gjatësi vale të rrezatimit lazer 633nm (kuq), i pajisurme mikroskop optik Leica DMLM (x5, x20, x50, x100). Spektrat u përpunuan mesoftware-in GRAMS.

Figura 4.7 Spektrometri Perkin Elmer GX1 dhe Mikrospektrometri Raman me mikroskopoptik

Informacioni i marrë nga spektrat FT-IR dhe Raman evidentonte polietilenin në tëgjashta mostrat, ndërkohë që përcaktimi i aditivëve ishte i vështirë për shkak tëmbivendosjes të peak-eve dhe intensitetit të ulët të tyre në spektrat FT-IR dhe për shkaktë fluoreshencës të lartë në materialet e ricikluara në spektrat Raman.

Duke parë që përcaktimi i aditivëve me metodat e mësipërme paraqiste vështirësiatëherë aplikuam dy metoda të tjera për përcaktimin e tyre. E para ishte mikroskopiaelektronike me skanim SEM, ku nga studimi i sipërfaqes mund të përcaktohen përbërësite huaj në strukturën e polietilenit si dhe defektet strukturore. E pajisur dhe me sistemin eshpërndarjes të energjisë EDS mikroskopia elektronike me skanim jep informacion edhepër përbërjen kimike të elementëve në strukturë. Mënyra e dytë ishte ajo e difraksionit tërrezeve X ku nga difraktogramat e marra mund të llogariten përbërësit mineral, organikose inorganik kur këta ishin në mbi 5%. Gjithashtu metoda XRD jep informacion edhepër strukturën kristaline të materialit.

Për studimin sipërfaqësor të materialeve plastike u përdor mikroskopi elektronik iskanimit SEM JEOL6380LV i cili ka mundësi fokusimi nga 10 deri në 300’000 herë përstudimin morfologjik të materialeve. Mundëson gjithashtu marrjen e imazheve me

57

rezolucion të lartë të elektroneve sekondare (secondary electrons) dhe elektroneve teprapashpërndara (backscattered electrons).

SEM-i është i pajisur me një sistem shpërndarjeje të energjisë EDS (energydispersive X-ray system, EDS of Oxford Instruments) i cili bazohet në emetimin errezeve X gjatë rrezatimit elektronik. Me ndihmën e këtij instrumenti bëhet analizacilësore dhe sasiore e elementëve kimikë. Sistemi mundëson edhe përshkrimin eshpërndarjes të elementëve (element mapping). Në rastin tonë është e mundur vetëmanaliza cilësore sepse aditivët kanë depërtuar në materialet polimerike, kështu që është epashmangshme analiza e përzierjes. Për çdo peletë polietileni u bënë të paktën trefokusime në pozicione të ndryshme dhe u analizuan gjithë elementët e huaj që shfaqeshinnë strukturë.

Për të përcaktuar aditivët dhe për të vlerësuar shkallën e kristalinitetit të peletavePE u përdor difraktometri Brucker D8. Peletat u skanuan në gradë 2θ nga 2 deri në 40 gradë me shpejtësi 0.02 gradë/sekond. Përpunimi i difraktogramave u krye me software-in Eva Version 12, i cili mundësonte identifikimin automatik të përbërësve organik,inorganik si edhe të mineraleve.

Figura 4.8 Mikroskopi elektronik me skanim SEM JEOL6380LV i pajisur me sistemin eshpërndarjes të energjisë EDS dhe Instrumenti i difraksionit të rrezeve X XRD me

difraktometrin përkatës

Pasi u evidentua polietileni si elementi bazë në të gjitha mostrat, pasi u konkluduanë përmbajtjen e aditivëve në të dhe pasi u studiua edhe struktura kristaline e mostravePE, atëherë hapi tjetër ishte përcaktimi i vetive fiziko-mekanike të tyre dhe ndikimi iaditivëve në to. Ndër vetitë fizike që u përcaktuan ishte densiteti, graviteti specifik dheindeksi i rrjedhjes. Llogaritja e masës molekulare mesatare me metodën e osmozës dheviskozimetrisë në materialet e ricikluara paraqiste vështirësi sepse në tretësirat polimerikekishte përmbajtje aditivësh që sedimentonin ose qëndronin pezull në tretësirë, të cilëtperngonin funksionimin normal të membranës gjysëm-përshkuese dhe bllokoninkapilarin Ostwald.

Densiteti dhe graviteti specifik u përcaktuan me piknometër dhe peshore analitike.Si lëng u përdor 2-propanol dhe ujë i distiluar. Procedura që u ndoq u bazua në standartinASTM D 792 – ISO 1183. Indeksi i rrjedhjes u përcaktuan me pajisjen RayRan Seria

58

6MPA sipas standartit ASTM D1238-ISO 1133. Për çdo material plastik përcaktohejsasia në gram, temperatura dhe ngarkesa që do të ushtrohej.

Figura 4.9 Kapilari Ostwald, piknometri dhe peshorja analitike, aparatura e indeksit tërrjedhjes RayRan Seria 6MPA

Hapi tjetër ishte përcaktimi i vetive mekanike si: moduli i elasticitetit, kufiri irrjedhshmërisë, qëndrueshmëria në tërheqje dhe ,kur ishte e mundur, rezistenca nëkëputje. Mostrat polimerike u shndërruarn në shufra të holla duke modifikuar pajisjen eindeksit të rrjedhjes. Eksperimentet u kryen në laboratorin e akredituar të InxhinierisëTekstile në UPT. U përdor testi i tërheqjes një aksiale në njërin kah me ndihmën epajisjes Model YG026B. Të dhënat forcë-zgjatim u shndërruarn në sforco dhe deformiminxhinierik, duke reduktuar faktorët sipërfaqe tërthore dhe gjatësi fillestare.

Figura 4.10 Aparatura e testit të tërheqjes

Duke u bazuar tek të dhënat e indeksit të rrjedhjes u zgjodhën tre mostra,respektivisht atë me indeksin e rrjedhjes më të ulët, më të lartë dhe një mesatare dhe mëpas këto mostra u ricikluan deri në gjashtë stade. U përdor një proces riciklimi pilot dukemodifikuar pajisjen e indeksit të rrjedhjes për marrjen e shufrave polimerike të holla.Grirja u krye me mulli universal. U përdor edhe një teknikë e dytë grirjeje; polimerët ungrinë në azot të lëngët për rreth 15 minuta dhe më pas u thërmuan duke përftuar materialtë imët në formë pudre. Ideja e riciklimit të plastikave me përmbajtje aditivësh lindi për tëkuptuar ndikimin e aditivëve në degradimin e polimerëve të ricikluar.

59

4.2. RICIKLIMI I MATERIALEVE PLASTIKE DHE STUDIMI INDRYSHIMEVE TË VETIVE FIZIKO-MEKANIKE

Drejtimi i dytë i punimit tonë ishte riciklimi në shkallë industriale i materialeveplastike industrialisht të pastra deri në katër stade dhe studimi i ndryshimeve tëmikrostrukturës dhe vetive fiziko-mekanike të tyre. Materialet që u zgjodhën për t’uricikluar ishin polietileni, polistireni dhe polipropileni. Edhe në këtë rast materialet usiguruan nga kompanitë që operojnë në tregun shqiptar, në formën e granulave. Procesi iriciklimit që u përdor ishte ekstrudimi dhe sasia e lëndës të parë ishte rreth 2-3 kg për çdostad. Pas çdo stadi u morrën kampionë me qëllim përcaktimin e vetive fiziko-mekanike tëpolietilenit, polistirenit dhe polipropilenit dhe studimin e ndryshimeve që pësojnë atogjatë riciklimit.

4.2.1. ZHVILLIMI I PROCESIT TË RICIKLIMIT

Ekstruderi industrial i përdorur lihet afërsisht rreth 2 orë për të arriturtemperaturat e caktuara. Për përcaktimin e temperaturave të ekstruderit u morrën për bazëedhe matjet fillestare të indeksit të rrjedhjes. Për të treja materialet plastike u zbatuankëto temperatura (siç jepen edhe në figurë): T1= 240°C, T2= 230°C, T3= 220°C, T4=210°C. Gjatë procesit të ekstrudimit kishte modifikime të vogla në temperatura, nërangun ±100C, dhe në shpejtësinë e rrjedhjes.

240 230220 210

Figura 4 .11 Paraqitja e kontrollit të temperaturave në ekstruder

Në hinkën e ekstruderit u hodh rreth 2 kg material plastik i pastër industrialisht.Materialet plastike iu nënshtruan procesit të shkrirjes dhe pas një kohe të caktuar ngapjesa fundore e ekstruderit (stampa) dolën shufra të holla me diametra të ndryshëm. Paspërfundimit të procesit të riciklimit shufrat u lanë që të ftohen deri në temperaturën eambjentit.

Shufrat e dala nga stadi i parë i përpunimit i nënshtrohen procesit të copëtimit. Përkëtë qëllim sipas natyrës së materialit plastik përdoren bluarës universal ose copëtues methika. Në rastin tonë u përdor grirësi me thika.

Pas përfundimit të procesit të grirjes materiali plastik i grirë grumbullohet nërezervuarin që ndodhet në pjesën fundore të grirësit. Materiali i grirë hidhet në hinkën e

60

ekstruderit duke filluar kështu stadin e parë të riciklimit. Kjo procedurë ndiqet për tëgjitha stadet e riciklimit.

Figura 4.12 Paraqitja e shufrave të PE (majtas) dhe PS (djathtas) të renditurasipas stadeve të riciklimit

Pas çdo stadi riciklimi u morrën shufra polimerike dhe material i grirë me qëllimpërcaktimin e vetive fiziko-mekanike. Vetitë fizike përfshijnë densitetin, gravitetinspecifik, indeksin e rrjedhjes, viskozitetin dhe masën molekulare mesatare.

Për llogaritjen e viskozitetit dhe masës molekulare mesatare viskozimetrike upërdor kapilari Ostwald. Temperaturat e llogaritjes u morrën nga literatura dhetemperaturat ishin të ndryshme për të tre materialet. Kështu për polietilenin dhepolipropilenin si tretës u përdor ksileni, temperatura e përzierjes ishte 140-1500C dhetemperatura e matjeve ishte 800C, ndërsa për polistirenin si tretës u përdor tolueni,përzierja në temperaturë dhome dhe matjet u kryen në 300C. Pasi u përcaktua viskoziteti,me anë të formulës Mark-Houwink, u përcaktua edhe masa molekulare mesatareviskozimetrike. Gjithashtu, duke u bazuar tek metoda e osmozës, u përcaktua masamolekulare mesatare në numër. Kështu u përgatitën të paktën katër tretësira nëpërqendrime më pak se 2 gram polimer/100ml tretës dhe u përcaktua presioni osmotikpër secilën prej tyre.

Një rol të rëndësishëm në marrjen e vlerave të sakta luan përgatitja e membranavegjysëm-përshkuese, ku ato u trajtuan me toluen, izopropanol dhe ujë të distiluar nëpërqendrime të ndryshme.

Ndër vetitë mekanike përmendim: modulin e elasticitetit, kufirin e rrjedhshmërisëdhe qëndrueshmërinë në tërheqje.

Veç vetive fizike dhe mekanike, u studiua dhe mikrostruktura me spektroskopinëinfra të kuqe dhe Raman, me qëllim vëzhgimin dhe përcaktimin e degradimit të të trellojeve polimerike pas çdo stadi riciklimi. Përgatitja e peletave u krye si në procedurën epërshkruar më lart.

Studimi i strukturës sipërfaqësore të këtyre materialeve, me qëllim evidentimin endonjë materiali të huaj në strukturë, u krye edhe me mikroskop optik. U përdormikroskop i polarizuar XJP 300 me programin TS View Version 1.0.0.1 dhe kamera

61

Sony TCC – 8.1. Mostrat polimerike për analizë u morrën nga pajisja e indeksit tërrjedhjes. Përmasat e tyre ishin 10 mm të gjata me diametër mesatar afërsisht 10 mm. Mëpas këto mostra u zmeriluan, poliruan dhe atakuan. U morrën mikrofoto me reflektimdhe polarizim në kënd 00 për çdo mostër të pastër dhe të ricikluar.

62

KAPITULLI V

REZULTATE DHE DISKUTIME

5.1. STUDIMI I MATERIALEVE PLASTIKE TË RICIKLUAR

Hapi i parë i studimit ishte evidentimi i materialeve plastike të pastra dhe tëricikluara të siguruara nga kompanitë që operojnë në tregun shqiptar. Për shkak tëpërmbajtjes në aditivë dhe ndarjes jo efiçente para procesit të riciklimit, evidentimi imaterialeve plastike të ricikluara me metodat klasike, si ajo e flotimit apo e djegies,paraqet pasaktësi. Kështu për evidentimin e materialeve plastike u përdorën fillimishtmetodat spektroskopike të vibrimit: infra të kuqe FT-IR dhe Raman. Kështu gjashtëmostrat e polietilenit, një industrialisht e pastër dhe pesë të ricikluara, u analizuan mespektroskopinë FT-IR dhe Raman dhe spektrat e përftuara paraqiten më poshtë.

5.1.1. STUDIMI I POLIMERËVE ME SPEKTROSKOPINË FT-IR DHE RAMAN

Spektrat FT-IR dhe Raman për polietilenin industrialisht të pastër

4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

Inte

nsity

W a v e n u m b e r c m-1

Figura 5.1 Spektra infra e kuqe FT-IR e polietilenit industrialisht të pastër

Në spektrin FT-IR dallohet prezenca e polimerit bazë të polietilenit. Tre grupet epeak-eve të spektrave, respektivisht për gjatësi vale 2916.5 - 2855.3cm-1, 1492.2-1466.1cm-1 dhe 749.5-723.33cm-1 rezultojnë nga absorbimet e lidhjeve C – H dhe C – Ctë polietilenit në zonën infra të kuqe. Në tabelën më poshtë jepen detajisht të gjithafrekuencat e vibrimit për polietilenin me densitet të ulët kristalin.

63

Tabela 5.1 Frekuencat karakteristike të LDPE kristalineNumri valor Intesiteti Funksioni

720731888890908964990105011761375145714631473285028572874289929242960

Shumë i fortëShumë i fortëShumë i dobëtShumë i dobët

MesatareShumë i dobët

DobëtShumë i dobëtShumë i dobëtDobët-mesatarShumë i dobëtShumë i fortëShumë i fortëShumë i fortëShumë i fortë

DobëtShumë i fortëShumë i fortë

Dobët

CH2 lëkundjeCH2 lëkundje

Grupi vinilidenCH3 lëkundje

Grupet fundore të vinilitLidhje dyfishe trans

Grupet fundore të vinilitCH2 përdredhje

CH2 tundëseCH3 përkulje simetrikeCH3 përkulje asimetrike

CH2 përkuljeCH2 përkulje

CH2 tërheqje simetrikeCH2 tërheqje simetrikeCH3 tërheqje simetrikeCH2 tërheqje asimetrikeCH2 tërheqje asimetrikeCH3 tërheqje asimetrike

Një studim më i detajuar u realizua me spektroskopinë Raman. Në figurën 5.2paraqitet spektri Raman i polietilenit industrialisht të pastër.

4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0

0

5 0 0 0

1 0 0 0 0

1 5 0 0 0

2 0 0 0 0

2 5 0 0 0

Inte

nsity

W a v e n u m b e r c m-1

P E C L E A N

Figura 5.2 Spektri Raman për polietilenin industrialisht të pastër

Siç shihet në grafikun e figurës 5.2 spektri Raman identifikon polietilenit simaterialin kryesor. Në zonën C-H të spektrave Raman të polietilenit (2700 – 3000 cm-1)dallohen dy vibrimet predominuese të grupit metil >CH2, tërheqja jo-simetrike dhe ajo

64

simetrike (dy protone godasin çdonjërin prej dy atomeve karbon në çdo njësipërsëritëse). Meqënëse polietileni ngurtësohet në shkallë të lartë kristaline në celulëelementare qendërsimetrike ai përmban dy zinxhirë molekulare. Nga lëvizja e protoneveqë do të bashkëveprojnë energjitë e vibrimit do të ndahen dhe do të shfaqin kurba shtesënë spektrat infra të kuqe dhe Raman. Ky është një komplikim shtesë që i detyrohetbashkëveprimin midis lidhjeve CH, dhe deformimeve të kombinimeve të lidhjeve >CH2

(1410 – 1480cm-1). Për polietilenin përkulja vibruese e zinxhirit strukturor ndodhafërsisht ne 1300cm-1 dhe vërehet vetëm me spektrat Raman. Kjo është e dukshme nëformën kristaline dhe kurba zgjerohet për struktura amorfe. Tërheqja e lidhjes >C-C<ndahet dhe shfaqet në dy zona me gjatësi vale 1061 dhe 1127cm-1 dhe dallohet vetëm nëspektrat Raman. Spektrat Raman, sikundër edhe ato infra të kuqe, shfaqin një kurbë tëdobët në gjatësi vale afërsisht në 1375cm-1 që i atribuohet mënyrës të mbivendosjes tëfundit të grupeve të metilit edhe pse janë në numër shumë të vogël. Kjo veçori ështëshumë e rëndësishme në rastet kur grupet e fundëm kontrollojnë veti të rëndësishme tëmaterialeve.

Nga analiza e spektrit Raman nuk vërehet prezenca e ndonjë peak-u, veç atyre tëpolietilenit, duke identifikuar polietilenin si të pastër.

Spektrat FT-IR dhe Raman për polietilenin ngjyrë të kuqe

4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

Inte

nsity

W a v e n u m b e r c m-1

Figura 5.3 Spektri FT-IR i polietilenit të ricikluar ngjyrë të kuqe

Edhe në këtë spektër FT-IR dallohen qartë peak-et karakterizuese të polietilenit.Shfaqja e peak-eve të tjera me intensitet të ulët tregon për prezencën e mbushësve nëstrukturën e PE-së me një përqindje të ulët. Këto peak-e shfaqen më intensivisht në zonënnën 1500cm-1, gjë që tregon për presencë kryesisht mineralesh në strukturë.

65

4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0

0

5 0 0 0

1 0 0 0 0

1 5 0 0 0

2 0 0 0 0

2 5 0 0 0

3 0 0 0 0

3 5 0 0 0

Inte

nsity

W a v e n u m b e r c m- 1

P E - R E D

P E R E D - M O D IF IE D

Figura 5.4 Spektri Raman për polietilenin e ricikluar ngjyrë të kuqe

Në figurën 5.4 jepet spektri Raman i polietilenit të ricikluar me ngjyrë të kuqe. Siçvërehet (kurba lart) kemi një zhvendosje të background-it, tregues ky për riciklimin e tij.Duke modifikuar spektrin përkatës (spektri poshtë) u vërejt përsëri prania e peak-everespektive të polietilenit si në zonën 2700 – 3000 cm-1, 1410 – 1480 cm-1 dhe atë në 1300cm-1. Gjithashtu kemi praninë e shume peak-eve të tjera me intesitet të ulët, kryesisht nëzonën nën 1500cm-1, tregues për prezencën e aditivëve në strukturën e polietilenit. Dukeanalizuar spektrat FT-IR dhe Raman u konkludua në përmbajtje aditivësh, por pa paturnjë analizë kimike fillestare trendi i gabimit në evidentimin e tyre është i lartë për shkaktë intensitetit të ulët të kurbave dhe mbivendosjes të tyre.

Spektrat FT-IR dhe Raman për polietilenin e ricikluar ngjyrë gri

4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

Inte

nsity

W a v e n u m b e r c m- 1

Figura 5.5 Spektri FT-IR i polietilenit të ricikluar ngjyrë gri

66

Nga analiza e peak-eve të spektrit FT-IR u evidentua lënda bazë e polietilenit, sidhe prezenca e disa peak-eve të tjera me intensitet të ulët si pasojë e prezencës të lëndëvetë huaja. Për studim më të detajuar u analizua spektri Raman.

4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0

0

5 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0

1 5 0 0 0 0

2 0 0 0 0 0

2 5 0 0 0 0

Inte

nsity

W a v e n u m b e r c m -1

P E G R A Y

P E G R A Y M O D IF IE D

Figura 5.6 Spektri Raman për polietilenin e ricikluar ngjyrë gri

Nga analiza e spektrit Raman u vërejt një zhvendosje e background-it dhemungesa e peak-eve të polietilenit. Vërehet gjithashtu prania e disa peak-eve nën zonën1150cm-1, gjë që tregon për përmbajtje mineralesh. Prania e aditivëve dhe mundësia eshkallës të lartë të riciklimit të polietilenit ngjyrë gri shkaktojnë problem në marrjen espektrave Raman për shkak të fluoreshencës të lartë. Për marrjen e spektrave Raman përpolietilenin gri kërkohet rreze lazer me intesitet më të lartë.

Spektrat FT-IR dhe Raman për polietilenin e ricikluar ngjyrë blu

4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

Inte

nsity

W a v e n u m b e r c m- 1

Figura 5.7 Spektri FT-IR e polietilenit të ricikluar ngjyrë blu

67

Edhe nga ky spektër FT-IR, nga shfaqja e peak-eve, u evidentua polietileni simaterial bazë, si dhe shfaqja e disa peak-eve të tjera me intensitet të ulët që tregojnë përpraninë e elementëve të huaj. Një konkluzion më të saktë për përmbajte aditivësh dheshkallën e riciklimit na e jep spektri Raman në vijim.

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

Inte

nsity

W avenum ber cm-1

PE BLUE

PE BLUE MODIFIED

Figura 5.8 Spektri Raman për polietilenin e ricikluar ngjyrë blu

Edhe për spektrin Raman për polietilenin e ricikluar ngjyrë blu kemi njëzhvendosje të background-it dhe mosshfaqjen e peak-eve respektive të polietilenit, sishkak i fluoreshencës të lartë. Prania e aditivëve dhe shkalla e lartë e fluoreshencësevidentohet nga peak-et me intesitet të ulët nën 1100cm-1.

Spektrat FT-IR dhe Raman për polietilenin e ricikluar ngjyrë të bardhë-transparente

Edhe në spektrin FT-IR të figurës 5.9 polietileni evidentohet si material bazë.Prania e peak-eve të tjerë, veç atyre të polietilenit, rezultojnë me intesitet më të ulët. Kjoevidentohet edhe nga spektri Raman i figurës 5.10.

68

4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0In

ten

sity

W a v e n u m b e r c m-1

Figura 5.9 Spektri FT-IR i polietilenit të ricikluar ngjyrë të bardhë gjysëm transparente

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

Inte

nsity

W avenum ber cm-1

P E W T

P E W T M O D IF IE D

Figura 5.10 Spektri Raman për polietilenin e ricikluar ngjyrë të bardhë gjysëmtransparente

Në rastin e polietilenit të ricikluar ngjyrë të bardhë gjysëm transparente kemi njëzhvendosje më të ulët të background-it dhe shfaqjen e peak-eve respektive të polietilenitnë spektrin Raman. Prania e aditivëve vërehet nga prania e peak-eve të tjerë. Kështumund të konkludohet se shkalla e riciklimit të polietilenit ngjyrë të bardhë të ricikluarështë më e ulët dhe sasia e aditivëve të shtuar është më e vogël.

69

Spektrat FT-IR dhe Raman për polietilenin e ricikluar ngjyrë të bardhë-opake

4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0

0

2 0

4 0

Inte

nsity

W a v e n u m b e r c m-1

Figura 5.11 Spektri FT-IR i polietilenit të ricikluar ngjyrë të bardhë opake

Nga analiza e spektrit FT-IR vërehet prania e një numri të madh peak-esh, veçatyre të polietilenit. Gjithashtu peak-et e shfaqura, që nuk përfaqësojnë polietilenin, kanëintesitete të larta, gjë që tregon për një sasi të konsiderueshme aditivësh në strukturën epolietilenit ngjyrë të bardhë opake. Ky konkludim ngelen për t’u vërtetuar edhe ngaspektrat Raman. Gjithashtu peak-u kryesor i polietilenit në zonën ~3100cm-1 paraqet njëgjerësi të madhe. Në këtë rast mund të ndikojë edhe kristaliniteti i mostrës, veçpërmbajtjesh të aditivëve që mund të shfaqin peak-e në këtë zonë.

4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0

0

1 0 0 0 0

2 0 0 0 0

3 0 0 0 0

4 0 0 0 0

5 0 0 0 0

6 0 0 0 0

7 0 0 0 0

Inte

nsity

W a v e n u m b e r c m-1

P E W D

P E W D M O D IF IE D

Figura 5.12 Spektri Raman për polietilenin e ricikluar ngjyrë të bardhë opake.

70

Shkalla e lartë e riciklimit dhe prania e aditivëve në sasira të mëdha vërehet ngazhvendosja e background-it dhe mosshfaqja e peak-eve respektive të polietilenit.Prezenca e aditivëve mund të vërehet edhe nga peak-et nën zonën 1500cm-1, por rolinkryesor në shfaqjen e peak-eve të tilla, me mungesë informacioni, e luan shkalla e lartë ericiklimit dhe sasia e lartë e aditivëve. Në spektrin Raman të figurës 5.12 kemi humbjetotale informacioni për evidentimin e polietilenit.

Kështu nga analiza e spektrave FT-IR u konkludua se spektroskopia infra e kuqeFT-IR jep informacion të saktë për identifikimin e polimerëve, si për ata të pastërtit ashtuedhe për ata të ricikluarit, por nuk është një metodë e mirë për përcaktimin e shkallës tëriciklimit. Kjo vërehet edhe nga figura 5.13, ku paraqiten spektrat FT-IR për të gjashtamostrat e polietilenit. Diferencat në intesitetet e peak-eve për të gjitha mostrat, treguespër shkallën e degradimit të polimerëve, janë të papërfillshme, përveç rastit të polietilenittë ricikluar ngjyrë të bardhë opake. Gjithashtu konkludimi për përmbajtje cilësoreaditivësh në polimerë kërkon fillimisht një analizë kimike elementësh ose substancash.

4 0 0 0 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0

inte

nsity

w a v e n u m b e r (c m -1 )

PE-CLEAN

PE-RED

PE-GREY

PE-BLUE

PE-WT

PE-WD

ALL POLYETHYLENESAMPLES

Figura 5.13 Spektrat FT-IR për të gjitha mostrat e polietilenit

Nga analiza e spektrave Raman u vërejt një zhvendosje e background-it përmaterialet e ricikluara, si edhe në disa raste mungesa e peak-eve të elementit bazë. Kjopër shkak të fluoreshencës të lartë që paraqitet si pasojë e riciklimit dhe prezencës tëaditivëve në polimerë. Kështu, në të kundërt me spektroskopinë infra të kuqe,spektroskopia Raman është treguese më e saktë përsa i përket shkallës të riciklimit, porparaqet vështirësi në evidentimin e materialit bazë për shkak të mosshfaqjes të peak-everespektive të tij kur ai është i ricikluar ose ka përmbajtje të lartë aditivësh.

Si përmbledhje spektroskopia infra e kuqe FT-IR është një metodë e saktë nëidentifikimin e materialeve plastike si të pastra ashtu edhe të ricikluara, si në rastin tonë

71

të mostrave të ndryshme të polietilenit. Spektroskopia Raman paraqet vështirësi nëidentifikim e materialeve plastike të ricikluara, për shkak të fluoreshencës të lartë. Nëkëto raste kërkohet burim energjie me intesitet më të lartë. Por spektroskopia Ramanështë treguese për prezencën e riciklimit, edhe pse kemi humbje informacioni ngaspektrat Raman për shkak të mosshfaqjes të peak-eve respektive të polimerëve. Prezencae aditivëve shfaqet në të dyja metodat, por identifikimi i saktë i tyre kërkon një analizëparaprake kimike. Kjo për shkak të peak-eve me intesitet të ulët dhe mbivendosjes të tyre.

5.1.2. STUDIMI I POLIMERËVE ME MIKROSKOPINË ELEKTRONIKE MESKANIM TË PAJISUR ME SISTEMIN E SHPËRNDARJES TË ENERGJISËSEM-EDS

Duke përdorur mikroskopinë elektronike me skanim SEM është kryer studimisipërfaqësor i peletave polimerike. Nga imazhet SEM u konkludua në prezencën eaditivëve të ndryshëm në të gjitha mostrat e ricikluara. SEM-i i pajisur me sistemin eshpërndarjes të energjisë EDS mundëson përcaktimin e elementëve kimik në strukturën epolimerëve. Të gjitha matjet janë kryer mbi peletat polimerike. Për çdo peletë ështëfokusuar në të paktën tre pozicione të ndryshme. Mbi njollat e shfaqura në mikrostrukturëu krye analiza me sistemin EDS. Nga analiza kimike e elementëve u konkludua, duke ubazuar edhe te literatura, në aditivët e përdorur. Nga literatura janë marrë edhe ndikimet epërdorimit të secilit aditiv në vetitë e polimerit, të cilat jepen detajisht për çdo aditiv.

Më poshtë jepen imazhet kryesore SEM për të gjashta mostrat e polietilenit siedhe spektrat EDS mbi njollat e shfaqura në strukturë.

SEM – EDS Polietileni industrialisht i pastër

Në figurën 5.14 tregohet mikrografi SEM i strukturës të peletës të polietilenitindustrialisht të pastër.

Figura 5.14 Mikrografi SEM i sipërfaqes së polietilenit industrialisht të pastër

72

Siç vërehet lehtësisht kemi shfaqjen e një strukture uniforme polimerike mengjyrë të errët, me praninë e disa njollave ngjyrë të zbehtë. Prania e tyre është shenjëtreguese për praninë e elementëve të huaj në mitrën e polietilenit. Për vërtetësinë epranisë së elementëve të huaj u bë analiza e këtyre njollave me sistemin EDS.

Duke fokusuar mbi njollat në mikrostrukturë dhe me ndihmën e spektrave tërrezeve X u krye identifikimi i elementëve kimik të huaj që ndodhen në strukturën epolietilenit. Spektrat jepen në figurat që vijojnë.

Figura 5.15 Spektri i rrezeve X i polietilenit industrialisht të pastër.

Duke analizuar spektrin u konkludua se, veç elementëve të karbonit që jepen ngakurbat kryesore, prania e elementëve të tjerë kimik është shumë e ulët dhe e pamundurpër t’u përcaktuar.

Por për të marrë një informacion akoma më të detajuar u kryen fokusime edhe nëpozicione të tjera të peletës dhe u analizuan përbërësit e huaj të strukturës. Disa spektraqë japin informacion shtesë për përmbajtjen kimike të polietilenit industrialisht të pastërparaqiten më poshtë:

Figura 5.16 Spektrat ndihmëse të rrezeve X të polietilenit industrialisht të pastër.

73

Nga fokusimet e bëra vërehet prania në sasi shumë të vogla të elementëve kimikësi kaliumi, natriumi, oksigjeni, silici, hekuri, kalciumi, klori dhe kadmiumi. Përqindja etyre është shumë e ulët, kështu që ato nuk kanë ndonjë ndikim parësor në vetitë epolimerit.

SEM-EDS Polietileni i ricikluar i kuq

Peleta e kuqe gjatë formimit paraqiste disa defekte strukturore në kufinjtë e saj,gjë që evidentohej edhe me sy të lirë. Megjithatë fokusimet me mikroskopin elektronik tëskanimit u kryen afërsisht në qendër të peletës. Gjithsesi, duke u bazuar tek koha eqëndrimit dhe temperatura, u formuan peleta uniforme dhe nga analiza cilësore SEM-XDS e tyre u morrën të njëjtat rezultate.

Figura 5.17 Mikrografi SEM i sipërfaqes të polietilenit të kuq

Imazhi SEM i elektroneve të prapashpërndara BSE tregon prezencën e shumëelementëve të huaj në mitrën e polietilenit të kuq. Veçanërisht në qendër të figurësshfaqet një sasi e patretur dhe e kristalizuar në formë dentritesh e aditivit. Nga imazhet eSEM vërehet një shpërndarje e aditivëve në të gjithë sipërfaqen e polietilenit.

Figura 5.18 Spektri i rrezeve X i polietilenit të kuq.

74

Nga analiza e spektrit EDS në strukturën e polietilenit mund të identifikohetlehtësisht prania e elementëve të huaj si kalcium, natriumi dhe oksigjeni.

Duke u bazuar edhe tek literatura, si aditivë mund të konkludohet se ështëpërdorur karbonati i kalciumit CaCO3 dhe kloruri i natriumit NaCl. Të dyja këtosubstanca përdoren gjerësisht si aditivë në materialet plastike.

Prania e karbonatit të kalciumit mundëson mirëmbajtjen e transparencës nëpolimer, mban të pandryshuara vetitë optike të polimerit, parandalon prerjen dhe palosjene shtresave të polimerit gjatë procesit të ndarjes në makinerinë e përpunimit, ofronshpërndarje shumë të mirë të grimcave tek çdo polimer (ofron dispersion të lartë), rritporozitetin e sipërfaqes së filmit të polimerit duke bërë të mundur rritjen e sipërfaqesaktive të tij. Prania e karbonatit të kalciumit ul kostot nëse përdoret si zgjatues tekpolimeret, përmirëson vetitë fizike si fortësia dhe shtangësia. CaO3 ul nxehtësinë edjegies së produkteve të gatshme plastike dhe si pasojë e kësaj sjell reduktim tëkonsumimit të energjisë. CaCO3 ka gjithashtu cilësi shumë të larta izoluese, rritrezistencën e plastikës përkundrejt dritës dhe temperaturave të larta si dhe bën të mundurmosndryshimin e ngjyrës së plastikës nën ndikimin e rrezeve UV (Ultra Violet). Kloruri inatriumit mund të përdoret si agjent desorbimi në polimerë. Gjithashtu ai ndikon edhe nëvetitë mekanike të plastikës.

Nga analiza e spektrave të tjera vihet re prania edhe e elementeve te tjerë si: klori,alumini dhe natriumi por në sasi shumë të vogla.

Figura 5.19 Spektri ndihmës i rrezeve X i polietilenit të kuq që tregon për praninë ealuminit në sasi të vogël.

SEM – EDS Poliethileni i ricikluar gri

Formimi i peletave u shoqërua fillimisht me defekte strukturore jo vetëm përgjatëkufinjve të saj, por edhe përmes saj, që lidhen kryesisht me kohën jo të plotë të qëndrimittë granulate dhe të ndonjë bashkëveprimi polietilen-aditivë. Kështu mënyra e kalimit nëgjendjen viskoeleastike dhe e kristalizimit të polietilenit ndikonte direkt në formën epeletave. Megjithatë fokusimet fillestare me mikroskopin elektronik skanimi u bënë larg

75

këtyre deformimeve. Gjithsesi edhe peletat e reja unifrome që u formuan dhanë të njëjtatrezultate cilësore.

Figura 5.20 Mikrografi SEM i sipërfaqes të polietilenit gri

Mikrografi SEM i figurës tregon për prezencën e shumë elementëve të huaj dheshpërhapjen përgjatë gjithë strukturës të polietilenit gri. Analizat e spektrave të rrezeve Xjapin përmbajtjen e këtyre elementëve.

Figura 5.21 Spektri i rrezeve X i polietilenit gri

Siç vihet re nga spektri i rrezeve X në strukturën e polietilenit gjenden elementëte kalciumit dhe të oksigjenit. Pra mund të thuhet se në qeset e polietilenit me ngjyrë griështë përdorur karbonati i kalciumit si aditiv, i cili ndikon në vetitë e polietilenit. Nga

76

analiza e spektrave të tjera dallohet përmbajtja në sasi të konsiderueshme e elementëve tëtjerë si silici dhe alumini.

Figura 5.22 Spektri ndihmës i rrezeve X i polietilenit gri që tergon për praninë ealuminit dhe silicit

Dioksidi i silicit (SiO2 silica) përdoret gjerësisht si aditiv në materialet plastike.Silica ka koefiçent të ulët të ekspansionit termik dhe shtangësi te lartë. Grimcat e silicësnuk marrin flakë dhe kanë raport të ulët analogjie (aspect ratio). Veç silicës, elementi isilicit mund të gjendet si mbushës i polimerëve në materialet plastike në mineralin evolastonitit (Wollastonite) me formulë kimike CaSiO3. Prania e volastonitit përmirësonstabilitetin dimensional nëpërmjet rritjes së rezistencës në tërheqe dhe përkulje, rritmodulet e fleksibilitetit, përmirëson vetitë e fortësisë dhe shtangësisë, redukton tkurjen eplastikës, ka një koeficent të ulët të zgjerimit termik linear, përmirëson rezistencën ndajngrohjes dhe përmirëson plakjen e plastikës nga ngrohja. Prania e volastonitit në plastikajep një balancë midis përplasjes dhe shtangësisë, si dhe një reduktim në masën e skrapit.

SEM – EDS Polietileni i ricikluar blu

Formimi i peletave të polietilenit ngjyrë blu u shoqërua me shfaqjen emikroporeve në sipërfaqe, gjë që evidentohej lehtësisht edhe me sy të lirë. MikrografiSEM i figurës në vijim tregon për një shpërndarje të aditivëve në të gjithë strukturën epolietilenit. Gjithashtu struktura e PE ka defekte strukturore që tregohet nga prania egropave të vogla.

77

Figura 5.23 Mikrografi SEM i sipërfaqes të polietilenit blu

Nga spektri EDX dallohet prania e shumë elementëve kimik si: silici, alumini,magnezi, hekuri, kalciumi dhe kaliumi dhe natriumi. Nga analiza kimike mund tëkonkludohet se veç aditivëve NaCl, CaCO3 dhe CaSiO3 është përdorur dhe minerali italkut me formulë kimike Mg3Si4O10(OH)2 dhe magnetiti Fe3O4, të cilët gjejnë njëpërdorim të gjerë si aditivë në materialet plastike.

Figura 5.24 Spektri i rrezeve X i polietilenit blu

Pas karbonatit të kalciumit, talku është minerali më i përdorshëm si mbushës nëmaterialet plastike. Duke qenë i butë dhe i rrëshkitshëm talku ka ndikim pak a shumë tënjëjtë tek mitra e materialeve plastike si karbonati i kalciumit. Magnetiti rrit densitetindhe fortëson vetitë magnetike për aplikime anti-statike ose me qëndrueshmëri të ulët.

Nga analiza e spektrave të tjera vihet re prania e elementëve si: squfuri, kaliumidhe natriumi në sasi shumë të vogla, të cilat nuk kanë ndonjë efekt parësor në vetitë epolietilenit.

78

Figura 5.25 Spektri ndihmës i rrezeve X i polietilenit blu që tregon për praninë veç tëtjerash edhe të squfurit, kaliumit dhe natriumit

SEM – EDS Polietileni i bardhë-gjysëm transparent

Formimi i peletave prej polietileni të bardhë gjysëm-transparente ishte uniform,pa defekte strukturore.

Figura 5.26 Mikrografi SEM i sipërfaqes të polietilenit të bardhë gjysëm-transparent

Imazhi SEM i figurës 5.26 jep një pamje të qartë të shpërhapjes të aditivëve nëstrukturën e polietilenit. Përmasat e grimcave të aditivëve tregojnë për një tretje jo-uniforme.

79

Figura 5.27 Spektri i rrezeve X i polietilenit të bardhë gjysëm-transparent

Analiza e spektrave EDX jep përmbajtje elementësh si silici, kalciumi, oksigjeni,dhe në sasi shumë të vogla kalium, alumin dhe klor. Kështu mund të themi se ështëpërdorur karbonat kalciumi, silica dhe volastonit. Prezenca e klorit mund të vijë edhe ngaprania e sasisë shumë të vogël të polivinil klorurit (PVC) në polietilen, nga ndarja joplotësisht efikase e materialeve plastike. Analiza e imazhit SEM nuk paraqet shfaqjen endonjë faze të re, siç mund të ishte ajo e PVC-së. Kjo vërteton kështu praninë shumë tëvogël të sasisë të klorit.

SEM – EDS Polietileni i bardhë-opak

Mikrografi SEM i figurës 5.28 tregon shpërhapjen e aditivëve në strukturën epolietilenit. Nga ky fokusim nuk vihet re ndonjë defekt brenda strukturës.

Figura 5.28 Mikrografi SEM i sipërfaqes të polietilenit të bardhë opak

80

Nga analiza e spektrit EDX vërehet prania e elementëve kalium, brom dheoksigjen. Ngjyra e bardhë opake mund t’i detyrohet edhe aditivit të bromur kaliumit, i ciliështë një pudër e bardhë kristaline.

Figura 5.29 Spektri i rrezeve X i polietilenit të bardhë opak

Imazhi SEM i figurës 5.30 tregon, veç pranisë të mbushësave, edhe defektet nëstrukturë gjatë formimit të peletave nga granulat. Nga kjo figurë mund të nxirrenkonkluzionet rreth ndikimit të temperaturës dhe kohës të zbutjes të granulave tëpolietilenit për formimin e peletave PE. Duke qenë se temperatura e shkrirjes ishte enjëjtë për të gjitha granulat e polietilenit mund të konkludojmë se koha e qëndrimit nërastin konkret nuk ka qenë e mjaftueshme që polietileni i ricikluar opak të kalonte nëgjendjen viskozoelastike, nga ku mund të formohej me lehtësi peleta uniforme.

Figura 5.30 Mikrografi SEM i sipërfaqes të polietilenit të bardhë opak që tregonprezencën e defekteve strukturore.

81

Nga analiza e spektrave të tjera EDX rezulton një përmbajtje shumë e ulët eelementëve titanium, squfur dhe klor. Karbiti i titanim ka gjetur një përdorim të gjerë nëmaterialet plastike duke qenë se ai rrit rezistencën abrasive të polimerëve

Figura 5.31 Spektri ndihmës i rrezeve X i polietilenit të bardhë opak që tregonprezencën e titaniumit

Duke përdorur TiC si aditiv materialet plastike janë më të lehta, mund tëpërpunohet lehtësisht dhe kanë rezistencë korodive më të lartë. Grimcat e karbidit tëtitanin mund të injektohen lehtësisht në mitrën polimerike të polietilenit. TiO2 në plastikapërdoret në trajtë pigmenti dhe ka trajtën e pudrës së imët me ngjyrë të bardhë. Dioksidi ititanit ka vetinë e vecantë që i jep plastikës bardhësi maksimale dhe opacitet. Duke qënëse në mostrën e analizuar më sipër sasia e Ti është e vogël, rrjedhimisht edhe efekti i tijnë këtë produkt do të jetë i reduktuar.

Mikroskopia elektronike me skanim SEM, e pajisur me sistemin e shpërndarjes tëenergjisë EDS, mundëson edhe paraqitjen e shpërndarjes të elementëve kimik (elementmapping) si edhe një analizë sasiore të tyre. Por në rastin tonë, për shkak tëbashkëveprimeve kimike, kjo gjë është e pamundur.

Pasi konkluduan në përmbajtjen e aditivëve në mostrat tona polimerike, qëllimiynë ishte ndikimi i tyre në kristalinitetin e strukturave. Për studimin e kristalinitetit upërdor metoda e difraksionit të rrezeve X (XRD). Metoda XRD mundëson gjithashtuevidentimin e polimerit bazë, si dhe përmbajtjen në aditivë, kur këta janë në përqindjembi 5%. Por në rastin tonë përcaktimi i aditivëve paraqiste pështirësi, për shkak tëbashkëveprimeve të aditivëve gjatë procesit të riciklimit. Gjithsesi janë bërë përpjekje përnjë analizë cilësore dhe vërtetimin e aditivëve të përcaktuar me metodën XRD me ato tëpërcaktuara nga metoda SEM-EDS.

5.1.3. STUDIMI I POLIMERËVE ME DIFRAKSIONIN E RREZEVE X

Për të vlerësuar shkallën e kristalinitetit të peletave PE, si edhe për të përcaktuaraditivët në materialet polimerike (polietilen - PE) u përdor difraktometri Brucker D8.

82

Peletat u skanuan në gradë 2θ nga 2 deri në 40 gradë me shpejtësi 0.02 gradë/sekond. Përpunimi i difraktogramave u krye me software-in Eva Version 12, i cili mundësonteidentifikimin automatik të përbërësve organik, inorganik si edhe të mineraleve.Gjithashtu u bë edhe korektimi i këndit të difraktogramave, për shkak të trashësisë jostandarte të peletave tona polimerike. Gjithashtu difraktogramat u krahasuan medifraktogram standarte HDPE, si edhe me të dhënat standarte për polietilenin për këndet2θ të zonave kristaline dhe amorfe.

Figura 5.32 Difraktogram standarde HDPE

Në figurat më poshtë jepen difraktogramat e përftuara nga peletat e polietilenit tëtë gjashta mostrave. Nga analiza e tyre me software-in Eva u bë e mundur përcaktimi iaditivëve në strukturën e polietilenit.

Duke iu referuar literaturës, polietileni paraqet 2 peak-e kryesore në 21.6 gradë(2θ) dhe në 23.8 gradë, respektivisht për indekset Miller hkl 110 (21.6) dhe 200 (23,8).

Difraktograma XRD e polietilenit të pastër

5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0

0

5 0

1 0 0

1 5 0

2 0 0

2 5 0

3 0 0

Inte

nsity

2

P E - c l e a n

Figura 5.33 Difraktograma e polietilenit industrialisht të pastër

83

Figura 5.33 paraqet difraktogramën për polietilenin industrialisht të pastër.Vërehet shfaqja e dy peak-eve respektive në kënde 2θ 21.6 gradë dhe 23,8 gradë. Kjo mundëson identifikim e materialit bazë të polietilenit. Nga analiza e mëtejshme nukvërehet shfaqja e ndonjë peak-u që mund të vërtetojë prezencën e ndonjë përbërësi të huajnë strukturën bazë të PE, kjo në sasi më të vogël se 5%. Duke e krahasuar me spektrinstandart HDPE, vërehet që kurbat kanë intesitet më të ulët dhe gjerësi më të lartë, gjë qëtregon për praninë e një zone amorfe në përqindje të lartë.

Difraktograma XRD e polietilenit të ricikluar të kuq

Figura 5.34 paraqet difraktogramën e PE të kuq të ricikluar. Siç vërehet kemishfaqjen e shumë peak-eve me intesitet të ulët. Forma jo-kristaline e PE-kuq si edhembivendosja e peak-eve vështirëson analizën e saktë cilësore.

5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0

0

5

1 0

1 5

2 0

Inte

nsity

2

P E - r e d

Figura 5.34 Difraktograma e polietilenit të ricikluar ngjyrë të kuqe (PE RED)

Gjithsesi nga analiza u vërejt prania e aditivëve organik të acidit 4-aminobenzoikme formulë kimike C7H7NO2/H2NC6H4COOH dhe të pigmentit oranxh me formulëkimike C17H13ClN6O5. Këta përbërës organik, së bashku edhe me aditivët-mineralndikojnë edhe në ngjyrën e shfaqur.

Përmbajtja e përbërësve inorganik dhe e mineraleve ishte e pamundur të bëhejpër shkak të përqendrimeve të tyre të vogla si edhe të shkallës të ulët të kristalinitetit tëpeletave PE-kuq. Shkalla e ulët e kristalinitetit vërehet edhe nga intesitetet shumë të ultatë peak-eve dhe gjerësisë të madhe të tyre.

84

Difraktograma XRD e polietilenit të ricikluar gri

Figura 5.35 paraqet difraktogramën e PE të ricikluar ngjyrë gri. Edhe në këtë rastvërtetohet polietileni si material bazë. Shfaqja e peak-eve të tjerë është me intesitet shumëtë ulët për shkak të përmbajtjes në përqindje të ulët të aditivëve. Gjithshtu vërehet njërritje e zonës amorfe, në krahasim me atë pastër.

5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0

0

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

6 0 0

7 0 0

Inte

nsity

2

P E - g r a y

Figura 5.35 Difraktograma e polietilenit të ricikluar ngjyrë gri (PE GRAY)

Nga analiza e detajuar mund të konkludohet në praninë e mineraleve tëvolastonitit 1A - CaSiO3 dhe kalcitit - Ca(CO3), por në përqendrime shumë të vogla.

Difraktograma XRD e polietilenit të ricikluar blu

5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

1 2 0 0

1 4 0 0

1 6 0 0

1 8 0 0

Inte

nsity

2

P E - b l u e

Figura 5.36 Difraktograma e polietilenit të ricikluar ngjyrë blu (PE BLUE)

85

Figura 5.36 paraqet difraktogramën e PE të ricikluar ngjyrë blu. Veç pranisë të dypeak-eve kryesore të PE vërehet edhe prania e një peak-u në kënd 2θ 29.7 gradë. Nga analiza me software-in Eva konkluduam se ky peak i referohej mineralit të andraditit meformulë kimike Ca3Fe2(SiO4)3 dhe stukturë kubike vëllim centruar. Nuk përjashtohetedhe prania e mineralit të talkut me formulë kimike Mg(OH)2·2MgO·4SiO2 . Gjithsesiduke analizuar intesitetin e peak-eve polietileni i ricikluar ngjyrë blu paraqet një shkallëmë të lartë kristaliniteti se mostrat paraardhëse.

Difraktograma XRD e polietilenit të ricikluar të bardhë gjysëm-transparent

Figura 5.37 paraqet difraktogramën e PE ngjyrë të bardhë gjysëm-transparente qëpërdoret si qese paketimi. Vërehet shkalla më e lartë e kristalinitetit të peletës dheprezenca e dy peak-eve në kënd 2θ 30.2 gradë dhe 36,7 gradë.

5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0

0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

1 2 0 0

1 4 0 0

Inte

nsity

2

P E - w t

Figura 5.37 Difraktograma e polietilenit të ricikluar e bardhë gjysëm-transparente (PE-WT)

Nga analiza e detajuar mund të pranojmë në sasi shumë të vogla prezencën emineraleve volastonit dhe talk.

Difraktograma XRD e polietilenit të ricikluar të bardhë opake

Figura 5.38 paraqet difraktogramën e PE ngjyrë të bardhë opake që përdoret sikuti elektrike shpërndarëse. Edhe në këtë rast vërehet një shkallë shumë e ulët ekristalinitetit të mostrës. Në këtë difraktogramë është e vështirë ndarja e dy peak-eve bazëtë polietilenit. Gjithashtu vërehet prania e shumë peak-eve të tjera me intensitet të lartë.

Nga analiza del se mostra PE-bardhë opake përmban si aditivë kloritin e bromurittë kaliumit KBr0.5Cl0 (këndi 2θ 9.9 gradë), germanium hekuri Fe3Ge (këndi 2θ 29 gradë),

86

ferostrunzit Fe+2Fe2+3(PO4)2(OH)2·6H2O (këndi 2θ 27.2 gradë) dhe sasi të vogël mund të

vërtetohet minerali Sabinait Na9Zr4Ti2O9(CO3)8 (këndi 2θ 29,7 gradë).

5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

Inte

nsity

2

P E - w d

Figura 5.38 Difraktograma e polietilenit të ricikluar ngjyrë të bardhë opake (PE WD)

Prezenca e elementëve kimik të këtyre mineraleve vërtetohet plotësisht ngaanaliza SEM-EDS por konkludimet tona nuk ishin plotësisht në këtë formë. Kjo për dyfaktorë: mundësinë e reagimit të përbërësve kimikë gjatë proceseve të riciklimit dhe përshkak edhe të strukturës jo-kristaline të polietilenit WD dhe mbivendosjes të peak-eve.

Figura 5.39 paraqet të gjitha difraktogramat me qëllim studimin e ndryshimit tëkristalinitetit duke u bazuar tek peak-u i formës kristaline të polietilenit në kënd 2 theta21.6 gradë. Siç vërehet kemi një ndryshim të shkallës të kristalinitetit për mostrat endryshme polimerike. Renditja e peletave u krye duke u bazuar tek dimensionet ekristaleve, bazuar në formulën Scherrer dhe Bragg.

cos

K

L

(5.1)

ku K është një kostante e njohur Scherrer, λ gjatësia e valës të rrezeve X, θ këndi Bragg dhe β gjerësia e kurbës referuese.

87

PE-RED

PE-WD

PE-CLEAN

PE-GRAY

PE-WD

PE-BLUE

Figura 5.39 Difraktogramat e të gjashta mostrave të polietilenit

Nga figura përmbledhëse e difraktogramave vërehet se në shkallën e kristalinitetitnuk ndikojnë vetëm aditivët, por edhe mënyra e përpunimit të tyre. Kështu polietileni ipastër nuk paraqet shkallën më të lartë të kristalinitetit.

5.1.4. PËRCAKTIMI I VETIVE FIZIKO-MEKANIKE TË POLIMERËVE

Pasi u evidentua polietileni si materiali bazë në të gjitha mostrat, pasi u studiuamikrostruktura e tyre, pasi u evidentuan aditivët në strukturat e tyre dhe pasi u studiuanedhe strukturat kristaline, punimi tonë vazhdoi me përcaktimin e vetive kryesore fiziko-mekanike të mostrave të polietilenit. Vetitë fizike përfshijnë densitetin, gravitetin specifikdhe indeksin e rrjedhjes. Viskoziteti dhe masa molekulare mesatare paraqiste vështirësinë llogaritje për polimerët me përmbajtje aditivësh sepse gjatë tretjes sedimentoninmikrogrimca aditivësh, të cilat pengonin rrjedhjen normale në viskozimetrin Ostwald dhefunksionim normal të membranës gjysëm-përshkuese. Densiteti dhe graviteti specifik upërcaktuan sipas standartit ASTM D 792 – ISO 1183 ndërsa indeksi i rrjedhjes sipasstandartit ASTM D1238-ISO 1133. Në tabelën në vijim jepen vlerat e densitetit, gravitetitspecifik dhe indeksit të rrjedhjes.

Tabela 5.2 Vlerat e densitetit, gravitetit specifik dhe indeksit të rrjedhjes për mostrat PELlojet e PE Pastër Kuq Gri Blue WT WD

Densiteti gr/cm3 0.95896 0.9512 1.04745 1.1637 0.9590 0.8357

Graviteti specifik 1.2294 1.2195 1.3429 1.491 1.2295 1.07143

MFI gr/10min 2.88 2.38 12.15 11.29 50.89 12.83