پلی اتیلن PE به اندازه ای در صنایع مختلف و زندگی ما کاربرد دارد که به بخش جدایی ناپذیری از زندگی انسان تبدیل شده است.
از ظروف پلاستیکی ، بطری ها ، کیسه ها تا اسباب بازی های پلاستیکی ؛ در هر جایی که نگاه می کنیم ، بیشتر اقلام پلاستیکی ساخته شده از پلی اتیلن را می بینیم.
PE یکی از محبوب ترین مواد ترموپلاستیکی است که امروزه در دسترس است
پلی اتیلن چیست و چگونه ساخته می شود؟
پلی اتیلن یک ترموپلاستیک سبک و بادوام با ساختار کریستالی متغیر است. این یکی از پرکاربردترین پلاستیک ها در جهان است (سالانه ده ها میلیون تن در سراسر جهان تولید می شود). پلی اتیلن در موارد مختلف برای فیلم ، لوله ، قطعات پلاستیکی ، ورق و غیره در بازارهای مختلف (بسته بندی ، خودرو ، برق و غیره) استفاده می شود.
پلی اتیلن از پلیمریزاسیون مونومر اتیلن (یا اتن) ساخته می شود. فرمول شیمیایی پلی اتیلن (C2H4) n است.
ساختار مولکولی پلی اتلین
PE با افزودن یا پلیمریزاسیون رادیکال مونومرهای اتیلن (الفین) ساخته می شود. (فرمول شیمیایی اتن – C2H4).
برای انجام پلیمریزاسیون پلی اتیلن از کاتالیزور زیگلر-ناتا و متالوسن استفاده می شود
انواع رایج پلی اتیلن (PE)
PE متعلق به خانواده پلیمرهای پلی الفین است و بر اساس چگالی و انشعاب آن طبقه بندی می شود. رایج ترین انواع پلی اتیلن عبارتند از:
نسخه های شاخه ای
چگالی کم (LDPE)
خطی با چگالی کم (LLDPE)
نسخه های خطی
چگالی بالا (HDPE)
وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE)
متقاطع (PEX یا XLPE)
علاوه بر این PE در انواع دیگر نیز موجود است مانند:
چگالی متوسط (MDPE)
چگالی بسیار کم (VLDPE)
وزن مولکولی بالا (HMWPE)
وزن مولکولی بسیار کم (ULMWPE)
پلی اتیلن کلر (CPE)
پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)
HDPE یک ترموپلاست مقرون به صرفه با ساختار خطی و بدون درجه یا انشعاب کم است. در دمای پایین (70-300 درجه سانتی گراد) و فشار (10-80 بار) تولید می شود و از یکی از موارد زیر مشتق شده است:
اصلاح گاز طبیعی (متان ، اتان ، مخلوط پروپان) یا شکست کاتالیزوری نفت خام به بنزین
این ماده عمدتا با استفاده از دو تکنیک تولید می شود: پلیمریزاسیون دوغاب یا پلیمریزاسیون فاز گاز
این محصول با چگالی بالا انعطاف پذیر ، شفاف/مومی ، مقاوم در برابر آب و هوا است و در دمای بسیار پایین چقرمگی را نشان می دهد.
خواص پلی اتیلن با چگالی بالا
مقاومت عالی در برابر اکثر حلالها
پایداری بسیار خوبی در برابر الکل ، اسیدهای رقیق و قلیاها دارد
مقاومت متوسط در برابر روغن و گریس
استحکام ضعیف در برابر هیدروکربن ها (آلیفاتیک ، معطر ، هالوژنه)
دمای پیوسته: -50 تا 60 درجه سانتی گراد ، مواد نسبتاً سفت با قابلیت های دمای مفید
استحکام کششی بالاتر در مقایسه با سایر اشکال پلی اتیلن
پلیمر کم هزینه با قابلیت پردازش خوب
مقاومت خوب در دمای پایین
خواص عایق الکتریکی عالی
جذب آب بسیار کم
مطابق FDA
معایب HDPE
مستعد ترک خوردگی است
سختی کمتری نسبت به پلی پروپیلن دارد
ضعیف در برابر اشعه ماوراء بنفش و حرارت کم
جوشکاری و اتصال با فرکانس بالا غیرممکن است
با این حال ، مقاومت در برابر هوازدگی HDPE را می توان با افزودن افزودنی های جذب کننده کربن سیاه یا جذب UV بهبود بخشید. سیاه کربن همچنین به تقویت مواد کمک می کند.
کاربردهای HDPE
ترکیب عالی خواص HDPE را به ماده ای ایده آل در کاربردهای مختلف در صنایع تبدیل می کند. می توان آن را بر اساس الزامات استفاده نهایی مهندسی کرد.
بسته بندی – از جمله جعبه ، سینی ، بطری های شیر و آب میوه ، سرپوش بسته بندی مواد غذایی ، طبل ، ظروف فله صنعتی و غیره استفاده می شود.
کالاهای مصرفی – هزینه کم و پردازش آسان HDPE را به عنوان یک ماده انتخابی در چندین کالای خانگی/ مصرفی مانند ظروف زباله ، لوازم خانگی ، جعبه یخ ، اسباب بازی و غیره تبدیل می کند.
الیاف و منسوجات – به دلیل استحکام کششی بالا ، HDPE به طور گسترده ای در طناب زدن ، تورهای ماهیگیری و ورزشی ، تورهای مصارف کشاورزی ، پارچه های صنعتی و تزئینی و غیره استفاده می شود.
سایر کاربردهای HDPE شامل لوله ها و اتصالات (لوله های گاز ، آب ، فاضلاب ، زهکشی ، خروج دریا ، کاربرد صنعتی ، حفاظت از کابل ، پوشش لوله های فولادی ، محفظه های بازرسی بزرگ و منهول های فاضلاب لوله و غیره) به دلیل مقاومت عالی در برابر مواد شیمیایی است. و هیدرولیز ، خودرو – مخازن سوخت ، سیم کشی و کابل – ورق انرژی ، کابل های مخابراتی.
پلی اتیلن با چگالی پایین (LDPE)
این ماده یک پلیمر نیمه سفت و نیمه شفاف است. در مقایسه با HDPE ، دارای درجه بالاتری از انشعاب کوتاه و بلند زنجیره جانبی است. در فشار بالا (1000-3000 بار ؛ 80-300 درجه سانتی گراد) از طریق فرآیند پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تولید می شود.
این ماده از 4000 تا 40.000 اتم کربن با شاخه های کوتاه متعدد تشکیل شده است.
دو فرآیند اساسی برای تولید LDPE مورد استفاده قرار می گیرد: اتوکلاو هم زده یا مسیرهای لوله ای.
خواص LDPE
پایداری خوبی در برابر الکل ها ، قلیاها و اسیدهای رقیق شده دارد
مقاومت محدود در برابر هیدروکربنهای آلیفاتیک و معطر ، روغنهای معدنی ، عوامل اکسید کننده و هیدروکربنهای هالوژنه
تحمل دما تا 80 درجه سانتیگراد به طور مداوم و 95 درجه سانتی گراد برای زمانهای کوتاهتر.
پلیمر کم هزینه با قابلیت پردازش خوب
استحکام ضربه بالا در دمای پایین ، آب و هوا خوب است
خواص عایق الکتریکی عالی
جذب آب بسیار کم
مطابق FDA
شفاف در فرم فیلم نازک
معایب LDPE
مستعد ترک خوردگی است
استحکام کم ، سفتی و حداکثر دمای سرویس. این امر استفاده از آن را در برنامه هایی که نیاز به دمای شدید دارند محدود می کند.
نفوذ پذیری بالای گاز ، به ویژه دی اکسید کربن
مقاومت ضعیف در برابر اشعه ماوراء بنفش
به شدت قابل اشتعال
جوشکاری و اتصال با فرکانس بالا غیرممکن است
کاربردهای پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)
LDPE عمدتا در مورد تولید ظروف ، توزیع بطری ها ، بطری های شستشو ، لوله ها ، کیسه های پلاستیکی برای قطعات رایانه و تجهیزات آزمایشگاهی مختلف استفاده می شود. محبوب ترین کاربرد این ماده در تولید کیسه های پلاستیکی است.
بسته بندی – به دلیل هزینه کم و انعطاف پذیری خوب ، LDPE در صنعت بسته بندی برای بطری های دارویی و فشرده سازی ، درپوش و بسته ، آشکار دستکاری ، آستر ، کیسه زباله ، فیلم برای بسته بندی مواد غذایی (یخ زده ، کالاهای خشک و غیره) ، لمینت استفاده می شود. و غیره.
لوله ها و اتصالات – برای تولید لوله های آب و شیلنگ برای لوله ها و اتصالات به دلیل خاصیت پلاستیسیته و جذب کم آب استفاده می شود.
سایر کاربردها شامل کالاهای مصرفی – لوازم خانگی ، اسباب بازی های انعطاف پذیر ، فیلم های کشاورزی ، سیم کشی و کابل ها – عایق های زیر رسانا ، روکش کابل است.
بازیافت و سمیت پلی اتیلن
LDPE و HDPE از نظر طبیعت تجزیه ناپذیر هستند و به طور قابل توجهی در ضایعات پلاستیکی جهان نقش دارند. هر دو نوع ماده قابل بازیافت هستند و برای تولید بطری برای اقلام غیر خوراکی ، پلاستیک برای کاربردهای بیرونی ، سطل های کمپوست و غیره استفاده می شوند.
در حالت جامد ، این ماده از نظر طبیعت ایمن و غیر سمی است اما در صورت استنشاق و یا جذب بخار یا مایع (به عنوان مثال در طول مراحل تولید) می تواند سمی باشد.
PE (HDPE و XLPE) به طور گسترده ای برای برنامه های مربوط به آب استفاده می شود. PEX متقاطع در سال های اخیر برای آب آشامیدنی محبوب شده است اما PEX به اتصالات خاصی احتیاج دارد و قابل بازیافت نیست. لوله های پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) برای کاربردهای غیر آشامیدنی آب مناسب هستند. برای آب آشامیدنی ، HDPE را می توان برای کاربردهای آب گرم و آب سرد استفاده کرد.