پلی اتیلن با علامت اختصاری PE پرمصرفترین پلیمر در دنیا
از دسته ترموپلاستیک ها و متعلق به خانواده پلی اولفین هاست
و نمایان گر بزرگترین گروه از ضایعات پلاستیکی می باشد.
این پلیمر کاربرد فراوانی در صنعت بسته بندی دارد.
برای مثال کیسه ها و دبه ها, بطری های شیر, قاشقهای پلاستیکی در آشپزخانه را می توان نام برد.
خواص PE به طور گسترده ای به درجه شاخه ای بودن زنجیر آن بستگی دارد.
نحوه تولید گریدهای اصلی پلی اتیلن
PE در دو شکل اصلی به نام های پلی اتیلن با چگالی بالا(HDPE)
و پلی اتیلن با چگالی پایین (LDPE) موجود می باشد.
این پلیمر از طریق پلیمریزاسیون رادیکالی اتیلن تولید میشود.
برای رسیدن به جرم مولکولی بالا به دلیل تبخیر بالای مونومر
͵ واکنش را در فشار بالا (atm 1500-1300) و دمای بالا ( C° ۳۰۰-۸۰) نگه میدارند.
در این شرایط سخت پلیمر حاصله یک پلیمر با درجه بالایی
از زنجیرهای شاخه ای کوتاه و بلند است که کریستالیتی را تا حدود ۵۰% محدود میکند
و سبب یک گستره ذوب نسبتا پهن میگردد.
HDPE با استفاده از کاتالیست فیلیپس و یا زیگلر_ناتا تولید میشود
و و این پلیمر خطی تر و درجه کریستالیتی بالاتری از LDPE دارد.
انواع پلی اتیلن
تفاوت انواع پلی اتیلن در درجه شاخه ای شدن ͵جرم مولکولی و توزیع آن است.
۱ - HDPE پلی اتیلن دانسیته بالا معروف است.
دارای مقاومت به ضربه وبلورینگی بالایی می باشد.
از نظر شیمیایی یک ساختار شیمیایی یکسان.
۲ - LDPE نوع خطی پلی اتیلن است از نظر شیمیایی یک ساختار شیمیایی یکسان با HDPE دارد.
LDPE دارای شاخه جانبی بیشتری می باشد و همین موجب انعطاف پذیری بیشتر شده است.
۳ - ( LLDPE) و ULDPE با افزودن مونومرهایی مانند ۱-بوتن و ۱-اکتن به LDPEخطی تهیه میشوند
که این امر باعث افزایش زنجیر شاخه ای کوتاه به پلیمر شده و شاخه های بلند را محدود میکند.
خطی بودن زنجیر باعث خاصیت کشسانی و شاخه ای بودن آن باعث سفتی است
͵که خواص بهتری نسبت به LDPE میدهد.
۴ - ULDPE نیز مانند LLDPE است
ولی با کومونومرهایی با طول بلند تر تولید میگردد
که در نهایتا منجر به چگالی کمتر و کریستالیتی کمتر میشود.
این خواص سبب میشود تا ULDPE به طور چشم گیری
در دمای کم خواص ضربه ای مناسب و انعطاف پذیری داشته باشد.
۵ - گریدهای دیگر از HDPE نیز وجود دارد که HDPE با وزن مولکولی بالا نامیده میشود
(HMWHDPE)( 000͵۵۰۰ ~Mn) و هم چنین گریدهای HDPE با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWHDPE) ( 000͵۰۰۰͵۵~Mn)
این مواد در ساخت استخوانهای ران استفاده می گردند.
خواص پلی اتیلن
مزایا:
قیمت کم͵ فرآیندپذیری خوب ͵مقاومت ضربه ای بالا ͵مقاومت شیمیایی بالا موجب مصرف بالای این پلیمر گشته است.
این پلاستیک از نظر حلالیت در دمای اتاق نامحلول است و حلالیت آن از طریق گرم کردن در هیدروکربنات ها و یا هالوژن هیدروکربن ها افزایش می یابد.
درجه شاخه ای بودن نه تنها تاثیر مهمی بر روی خواص آن ها در حالت جامد دارد بلکه در ارتباط با رفتار مذاب نیز تاثیر گذار است. حضور زنجیرهای بلند باعث کاهش تمایل زنجیر پلیمر به حرکت در مقایسه با ساختار های خطی تر است که این امر موجب کاهش ویسکوزیته مذاب میشود.
این ماده نسبتا در برابر اکسید کننده ها پایدار است و براحتی اکسید نمی شود و تنها در هوا تحت اشعهUV و در دماهای بالا اکسید میشود.
معایب:
دمای ذوب PE به دلیل نیروی بین مولکولی کم کربن_کربن نسبتا پایین است.پس از بررسی در مقالات دمای انتقال شیشه ای یا همان Tg این ماده بین C° ۱۳۰ و C° ۳۰ گزارش شده است.
تخریب این پلیمر در دمای بالای C° ۲۷۰ رخ میدهد و موجب به وجود آمدن طیف پیوسته ای از هیدروکربن هایی با ۱-۷۰ اتم کربن میگردد. عمده ترین محصولات حاصل از تخریب پروپن و ۱-هگزن است . خواص اصلی HDPEو LDPE در جدول زیر نشان داده شده است.
کاربردهای پلی اتیلن
به دلیل داشتن قیمت کم͵ فرآیندپذیری خوب ͵مقاومت ضربه ای بالا ͵مقاومت شیمیایی بالا و عایق الکتریکی بودن گستره کاربردی وسیعی دارد.
بیشترین استفاده رایج همانطور که قبلا ذکر شد در فیلمهایی ست که به طور گسترده در بسته بندی ها و هم چنین به طور کلی در کیسه ها و پوشش غذا ها استفاده میشوند.
از کاربردهای دیگر PE استفاده در پوشش سیم ها و کابل ها به دلیل داشتن خواص عایق پذیری بالا است .
در تولید قطعاتی است که از طریق قالبگیری دمشی و تزریقی تولید میشوند مخصوصا بطری ها یی که برای نگه داری مواد غذایی و یا مواد شیمیایی خانگی استفاده میشوند نیز کاربرد دارد.
نکاتی کوتاه در مود بازیافت
HDPEبه طور کلی به وسیله گرانول سازی و تولید چیپس بازیافت میشود. مواد آلوده کننده آن با شستن از بین میروند سپس چیپس های آن از پلاستیک های دیگر از طریق مخزن شناوری جدا میشوند. به دلیل قیمت بالا͵HDPE های رنگی معمولا جدا میشوند و محصولات بازیافتی به دست آمده از آن نیز کمی رنگی هستند . LDPE به میزان HDPE بازیافت نمیشود و عمده ترین محصولات بازیافت شده از آن فیلم های پوشش دهنده است.LDPE بازیافت شده به صورت گرانول درآمده و به محصولات پلاستیکی دیگر افزوده میشوند. مشکل عمده ی بازیافت LDPE رفع افزودنی هاست که فرآیندهای جدید بازیافت برای آن کار آمده اند.
نوشته: فاطمه ارشادی
