پلی اتیلن و انواع آن

پلی اتیلن یکی از پلیمرهای پرمصرف در جهان است. این پلیمر در دما و فشار بالا و با استفاده از کاتالیزورهای مختلف با فرمول n(CH₂-CH₂)، تولید می‌شود. روش‌های سنتزی مختلف منجر به ساختارهای گوناگونی از پلی اتیلن با چگالی‌، درجه بلورینگی، شاخص جریان مذاب و طول زنجیره‌های پلیمری مختلف می‌شوند، در نتیجه خواص مکانیکی متفاوتی ارائه می‌دهند (شکل زیر).

از اینرو با توجه به خواص محصول نهایی می‌توان این پارامترها را کنترل کرد. به عنوان مثال؛ با افزایش جرم مولکولی استحکام ضربه و مقاومت در برابر ترک خوردگی بهبود می‎یابد، اما این امر با کاهش سهولت فرآیند تولید همراه است. در نتیجه، ساختار پلی اتیلن بستگی به نوع کاتالیست، شرایط پلیمریزاسیون و کومونومرهای مورد استفاده و غیره دارد.

پلی اتیلن‌های تولید شده از طریق پلیمریزاسیون رادیکال آزاد مانند LDPE، زنجیره‌های کوتاه و بلند بر روی زنجیره اصلی ایجاد می‌کنند و دارای فاز آمورف بیشتری نسبت به LLDPE و HDPE هستند. LLDPE و VLDPE به دلیل اتصال کومنومرهای -olefinα دارای شاخه‌های کوتاه فراوانی هستند. HDPE تولید شده با کاتالیزورهای زیگلر-ناتا فاقد شاخه‌های جانبی بلند است. در حالی‌که کاتالیزور فیلیبس مقدار کمی شاخه‌های جانبی بلند ایجاد می‌کند.

این پلیمر دارای مقاومت شیمیایی عالی است که می‌تواند به روش‌های فرآیندی مختلف نظیر فیلم دمشی، لوله، قالب‌گیری دمشی، قالب گیری تزریقی و … مورد استفاده قرار گیرد. پلی اتیلن‌ها معمولا به صورت پودری و گرانول وجود دارند. در فرآیندها برای بهبود پایداری و خواص این پلیمر نیاز به افزودن افزودنی‌هایی است.

 

پلی اتیلن‌ها بر اساس چگالی آن‌ها به چندین گروه تقسیم می‌شوند که به اختصار توضیح داده می‌شود:

1.      VLDPE (very low-Density Polyethylene)

پلی اتیلن بسیار کم چگال است. اکثرا این پلیمر با استفاده از کاتالیزهای زیگلر-ناتا و کومونومرهای -olefinα تولید می‌شوند. محدوده چگالی آن‌ها 0.885 تا 0.915 (گرم بر سانتی متر مکعب ) است. این پلیمر در تولید کیسه فریزر، بسته بندی مواد غذایی، تیوب و شلنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه‌براین، به عنوان اصلاح کننده ضربه با دیگر پلیمرها ترکیب می‌شود.

2.      LDPE (low-Density Polyethylene)

اولین پلی اتیلنی است که در گروه پلی اتیلن‌ها تولید شد. این پلیمر از طریق پلیمریزاسیون رادیکال آزاد اتیلن تهیه و با استفاده از تجزیه پراکسیدهای آلی تولید می‌شوند. چگالی آن معمولا در محدوده بین 0.915 تا0.930 (گرم بر سانتی متر مکعب ) است. در بین انواع پلی اتیلن‌ها، LDPE فرآیندپذیری آسانی دارد و معمولا با LLDPE و HDPE به منظور بهبود فرآیندپذیری ترکیب می‌شود.

از ویژگی‌های آن می‌توان به چقرمگی، انعطاف پذیری، مقاومت شیمیایی و آب و هوایی خوب و جذب کم آب اشاره کرد و البته از استحکام کششی پایینی برخوردار است. LDPE بسیار پرشاخه است، بنابراین درصد آمورف این نوع پلی اتیلن بالاست. به دلیل شفافیتی خوب که دارند، در صنایع فیلم برای بسته بندی صنایع غذایی کاربرد گسترده‌ای دارند. همچنین در صنایع کابل و سیم، لوله‌ها و سایر کالاها استفاده می‌شوند. هنگامی‌که مقاومت در برابر خوردگی پارامتر مهمی باشد اما سفتی، دمای بالا و استحکام کششی مد نظر نباشد، انتخاب مناسبی هستند.

3.      LLDPE (Linear low- density Polyethylene)

این پلیمر را نمی‌توان از طریق پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تولید کرد. از این‌رو، به روش کوپلیمریزاسیون تولید می‌شود. چگالی آن معمولا بین 0.915 تا 0.930 (گرم بر سانتی متر مکعب ) است.
1-بوتین، 1- هگزن و 1-اکتن رایج‌ترین کومونومرهای تولید LLDPE است که منجر به تولید شاخه‌های کوتاه اتیل، n-butyl و n-hexyl به ترتیب بر روی زنجیره اصلی می‌شود. مقدار کومونومرهای مصرفی بستگی به محصول نهایی دارد. به طور کلی؛ مقدار آن‌ها بین 2 تا 4 درصد است.

در نتیجه بهبود خواصی نظیر استحکام، سفتی و پاره شدگی نسبت به LDPE را نشان می‌دهند. علاوه‌براین، چقرمگی خوبی در دماهای پایین دارد. ولی دارای بخش آمورف کم‌تری است. این پلیمر در فرآیندهای فیلم دمشی و cast کاربرد دارد.

4.      MDPE (Medium Density Polyethylene)

معمولا مخلوطی از HDPE و LDPE هستند و دارای خواصی مابین این دو نوع پلی اتیلن است. دارای جرم مولکولی متوسط   300-200 (کیلوگرم بر مول ) است و توزیع وزن مولکولی پهنی دارد. از خواص این پلیمر می‌توان به مقاومت ضربه خوب و مقاومت در برابر ترک خوردگی بهتر نسبت به HDPE اشاره کرد. اما سختی و سفتی آن نسبت به HDPE کم‌تر است. MDPE برای کاربردهای گوناگون نظیر ژئوممبران، لوله‌ها و اتصالات گاز، فیلم‌های بسته بندی، کیسه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

چگالی آن در محدوده 0.93-0.94 (گرم بر سانتی متر مکعب ) است. آمیزه MDPE با LDPE یا LLDPE برای کاربردهای فیلم مانند فیلم‌های جمع شونده (shrink film)، کیسه‌ فریزر (deep-freeze bags) و کیسه‌های برای بسته بندی‌های سنگین (bags for heavy articles) مناسب است. همچنین لمینیت سه لایه LDPE/MDPE/LDPE آن، خواص نوری، مکانیکی و دوخت خوبی را ارائه می‌دهند.

5.      HDPE (High density Polyethylene)

با استفاده از روش کوپلیمریزاسیون تولید می‌شود. چگالی این پلیمر معمولا 0.93 تا 0.94 (گرم بر سانتی متر مکعب ) است. دارای استحکام کششی بالایی (حدودا 4 برابر LDPE) و مقاومت شیمیایی عالی در برابر مواد خورنده (به جز اکسید کننده‌های قوی در دماهای بالا) است. همچنین استحکام ضربه‌ای استثنایی دارد، از این‌رو یکی از بهترین ترموپلاستیک‌های مقاوم در برابر ضربه محسوب می‌شود.

مدول و تنش تسلیم بالاتری نسبت به LLDPE و MDPE دارد. اما به دلیل بلورینگی بالاتر، شفافیت فیلم‌های حاصله از LLDPE و LDPE را دارا نیست. این پلیمر در قالب‌گیری دمشی برای تولید محصولاتی نظیر بطری‌ها، ظروف بسته بندی، مخازن سوخت خودرو، اسباب بازی‌ها و کالاهای خانگی کاربرد دارد. همچنین در صنایع فیلم و ورق، لوله‌ها و پوشش فیلم و عایق کابل استفاده می‌شود.

6.      PEX  (cross-link Polyethylene)

پلی اتیلنی با اتصالات عرضی است، که این اتصالات با استفاده از پراکسیدها یا پرتوهای الکترونی در ساختار پلیمر ایجاد می‌شوند و آن را سخت می‌کنند. معمولا از HDPE و MDPE استفاده می‌شود. PEX مقاومت عالی در برابر ترک دارد و Creep کمی را از خود نشان می‌دهد.

افزودنی‌ها:

افزودنی‌ها برای عملکرد پلی اتیلن حائز اهمیت است. این افزودنی‌ها به منظور ایجاد پایداری پلیمر،  بهبود فرآیندپذیری و خواص در محصول نهایی استفاده می‌شود.

بسیاری از افزودنی‌هایی که در پلی اتیلن‌ها کاربرد دارند عبارتند از: آنتی اکسیدان‌ها، پایدارکننده‌های UV، تاخیراندازهای شعله، کمک فرآیندهای پلیمری، عامل‌های اتصالات عرضی، روان کننده‌ها، ضد الکتریسته ساکن، عامل لیز کننده و رنگ‌ها.

دن پلیمر کدام یک از انواع پلی اتیلن هارا تولید میکنید و چه کاربردی دارند؟برای مطالعه و اطلاع از قیمت روی کامپاند پلی اتیلن کلیک کنید.