فهرست مطالب:
سنتز اولیه پلی اتیلن
جالب است بدانید که ، اولین روش سنتز صنعتی پلی اتیلن هم ؛ به طور تصادفی توسط دو دانشمند به نام های gibsson ، reginald و eric fawcetts درمارس سال 1933 میلادی اتفاق افتاد. این آزمایش که منجر به اختراع پلی اتیلن شد به وسیله ی تجهیزات بسیار ابتدایی با حرارت دادن اتیلن و بنزالدئید در دمای 170 درجه سانتیگراد و فشار شدید تا 2000 اتمسفر انجام شد.
ماده ای که در نتیجه این واکنش بدست آمد جامد موم مانند سفیدی بود، که مدتی بعد با کامل تر شدن و توسعه یافتن این روش پلی اتیلن نام گرفت.
توسعه این روش توسط “مایکل پرین” انجام شد. او با سنتز پلی اتیلن در فشار بالا یک روش اساسی برای تولید صنعتی پلی اتیلن با چگالی کم LDPE پیدا کرد.
طبقه بندی پلی اتیلن بر اساس چگالی
پلی اتیلن بر اساس مقدار چگالی به چهار دسته اصلی پلی اتیلن چگالی کم LDPE، پلی اتیلن چگالی متوسط MDPE، پلی اتیلن چگالی بالا HDPE و پلی اتیلن کم چگالی خطی LLDPE تقسیم میشود.
پلی اتیلن کم چگالی LDPE
پلی اتیلن کم چگالی LDPE یک پلیمر خطی با شاخه های کوتاه است. چگالی این پلیمر بین 0.910 – 0.940 g/cm3 (گرم بر سانتی متر مکعب) میباشد. روش معمول تولید این پلیمر بوسیله کوپلیمریزاسیون با آلفا-اولفین های زنجیر کوتاه مثل بوتن-هگزن-اکتن انجام میشود.
پلی اتیلن کم چگالی LDPE دارای درجه انشعاب بالایی از زنجیره های کوتاه و بلند است، نرمی و انعطاف پذیری بالا، جذب رطوبت پایین مقاومت شیمیایی خوب ، جوش خوردن آسان از مشخصه های بارز این نوع پلیمر است.
این پلیمر به علت انعطاف پذیری بسیار زیاد و مقاومت بالا در برابر سوراخ شدن ، ضربه و کشیدگی ، بیشتر در تولید فیلم و نایلون های بسته بندی کالاهای مختلف استفاده میشود. از نمونه محصول های تولید شده توسط این پلیمر میتوان به مشماهای کشاورزی، فیلم های شفاف گلخانه ها، بطری های نوشابه، بطری های سس، اسباب بازی کودکان، درب های بسته بندی ظروف، عایق روی سیم و کابل و… اشاره کرد.
لوله های تولیدی پلی اتیلن سایز 16 تا 20 میلی متر گروه صنعتی پتروآب حیات کالا جزو همین دسته بندی محسوب میشوند.
کد بازیافت پلی اتیلن چگالی کم، چهار میباشد؛ این به این معنی است که بازیافت پلی اتیلن چگالی کم مشکل تر از چگالی بالا میباشد.
پلی اتیلن چگالی متوسط MDPE
این پلیمر که مقدار چگالی آن بین پلیمر چگالی کم و چگالی بالا میباشد را میتوان به کمک کاتالیست های کروم و سیلیکا تولید کرد. مقاومت در برایر ترک خوردگی و ضربه را میتوان از بین مشخصات آن نام برد.
پلی اتیلن چگالی متوسط MDPE هم در صنایع بسیاری ازجمله خودروسازی، لوازم خانگی و همچنین برای ساخت لوله و اتصالات گازرسانی ، درب های ظرف های بسته بندی و… استفاده میشود. مقدار چگالی این گرید از پلی اتیلن 0.926 – 0.940 g/cm3 (گرم بر سانتی متر مکعب) میباشد.
گروه صنعتی پترو آب حیات در بسیاری از پروژه های شرکت ملی گاز ایران از این گرید پلی اتیلن برای تولید لوله و اتصالات استفاده کرده است.
پلی اتیلن چگالی بالا HDPE
پلی اتیلن چگالی بالا HDPE بسیار راحت تر از پلی اتیلن چگالی کم LDPE بازیافت میشود و کد بازیافت آن 2 میباشد. نام دیگر آن که در بین مردم شناخته شده است آلکاتن و پلی تین نیز میباشد. این گرید از پلی اتیلن کاربرد های بسیار فراوانی دارد و در صنایع مختلفی استفاده شده است. بطری های شیر، گالن های مواد شیمیایی، لوله های فشار قوی خطوط نفت وگاز و … از جمله محصولات تولید شده در این گرید پلی اتیلن میباشند. بیشترین مقدار چگالی قاعدتا مربوط به این پلیمر میباشد که از 0.941 تا 0.965 (گرم بر سانتی متر مکعب) g/cm3 میباشد.
ساختار مولکول اتیلن
اتن یا اتیلن مولکول اصلی تشکیل دهنده پلیمر پلی اتیلن میباشد، که آن را با فرمول C2H4 میشناسیم.
در تصویر زیر میتوانید مولکول اتیلن را به صورت سه بعدی مشاهده بفرمایید.
ساختار مولکول پلی اتیلن
وقتی که موکلول های اتیلن بصورت زنجیره ای به یکدیگر متصل شوند تشکیل پلیمر یا بسپاری به نام پلی اتیلن میدهند. در واقع یعنی پلی اتیلن یک درشت مولکول محسوب میشود که از تعدادی واحد کوچکتر یا مونومر به نام اتیلن تشکیل شده است. واژه پلیمر ریشه یونانی دارد که معادل فارسی آن بسپار میباشد. (پلی) به معنی چند و (مر) به معنی قسمت یا واحد است ، این کلمه اولین بار در سال 1835 توسط شیمیدانی به نام رنالت بکار رفت.
در تصویر زیر درشت مولکول پلی اتیلن بصورت سه بعدی کاملا قابل مشاهده است.
رنگ ماده پلی اتیلن
پلی اتیلن به خودی خود بی رنگ و شفاف مایل به سفید میباشد و دلیل مشاهده رنگ سیاه در لوله های پلی اتیلن وجود 3 تا 5 درصدی کربن سیاه میباشد که این کار باعث مقاومت بیشتر در برابر اشعه UV خواهد شد.
این ماده سفید رنگ در نتیجه پلیمریزاسیون گاز اتیلن تحت فشار و دمای بالا تولید میشود، لازم به ذکر است برای تولید پلی اتبلن نیاز به کاتالیست میباشد که پرکاربردترین این کاتالیزور ها ترکیبی از آلکیلهای آلمینیوم و هالید های تیتان به اسم zigler natta میباشد.
وزن مولکولی و بلورینگی پلی اتیلن
وزن مولکولی و بلورینگی از مهمترین عواملی هستند که خواص انواع پلی اتیلن را مشخص میکنند، زیرا تایین کننده این خواص به ساختار مولکولی بستگی دارد.
بلورینگی با وزن مولکولی و شاخه های منشعب شده ی زنجیره ی پلیمری رابطه عکس دارند، بصورتی که هرچقدر وزن مولکولی کمتر باشد و زنجیره پلیمری شاخه های کمتری داشته باشد، بلورینگی بیشتر میباشد.
درجه انشعاب انواع پلی اتیلن را میتوانید در شکل زیر مشاهده بفرمایید:
