معرفی پلی اتیلن

پلی اتیلن شامل ساختار بسیار ساده‌ای است، به طوری که ساده‌تر از تمام پلیمرهای تجاری می‌باشد. یک مولکول پلی اتیلن زنجیر بلندی از اتم‌های کربن است که به هر اتم کربن دو اتم هیدروژن چسبیده‌است.پلی‌اتیلن‌ها خانواده‌ای از گرمانرم‌ها می‌باشند که از طریق پلیمریزاسیون گاز اتیلن (C2H4) بدست می‌آیند. از طریق کاتالیست و روش پلیمریزاسیون این ماده می‌توان خواص مختلفی همچون چگالی، شاخص جریان مذاب (MFI)، بلورینگی، درجه شاخه‌ای و شبکه‌ای شدن، وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی را در آنها کنترل کرد.

PE 3D

تاریخچه تولید پلی اتیلن

پلی اتیلن اولین بار به طور اتفاقی توسط شیمیدان آلمانی "Hans Von Pechmanv" سنتز شد. او در سال 1898 هنگام حرارت دادن دی آزومتان ، ترکیب مومی شکل سفیدی را سنتز کرد که بعدها پلی اتیلن نام گرفت. اولین روش سنتز صنعتی پلی اتیلن به طور تصادفی توسط "ازیک ناوست" و "رینولرگیسون" ( از شیمیدان‌های ICI ) در 1933 کشف شد. این دو دانشمند با حرارت دادن مخلوط اتیلن و بنزالدئید در فشار بالا ماده‌ای موم مانند به دست آوردند.علت این واکنش وجود ناخالصی های اکسیژن دار در دستگاه های مورد استفاده بود که به عنوان ماده آغازگر پلیمریزاسیون عمل کرده بود. در سال 1935 "مایکل پرین" یکی دیگر از دانشمندهای ICI این روش را توسعه داد و تحت فشار بالا پلی اتیلن را سنتز کرد که این روش اساسی برای تولید صنعتی LDPE در سال 1939 شد.
استفاده از انواع کاتالیزورها در سنتز پلی‌اتیلن HDPEاتفاق مهم در سنتز پلی اتیلن، کشف چندین کاتالیزور جدید بود که پلیمریزاسیون اتیلن را در دما و فشار ملایم تری نسبت به روش های دیگر امکان پذیر می کرد.

 اولین کاتالیزور کشف شده در این زمینه، تری اکسید کروم بود که در 1951، "روبرت بانکس" و "جان هوسن" در شرکت فیلیپس تپرولیوم آن را کشف کردند. در 1953، "کارل زیگلر" شیمیدان آلمانی سیستم های کاتالیزور شامل هالیدهای تیتان و ترکیبات آلی آلومینیوم دار را توسعه داد.

این کاتالیزورها در شرایط ملایم‌تری نسبت به کاتالیزورهای فیلیپس قابل استفاده بودند و همچنین پلی اتیلن یک آرایش (با ساختار منظم) تولید می‌کردند. سومین نوع سیستم کاتالیزوری استفاده از ترکیبات متالوسن بود که در سال 1976 در آلمان توسط "والتر کامینیکی" و "هانس ژوژسین" تولید شد. کاتالیزورهای زیگلر و متالوسن از لحاظ کارکرد بسیار انعطاف پذیر هستند و در فرایند کوپلیمریزاسیون اتیلن با سایر اولفین‌ها که اساس تولید پلیمرهای مهمی مثل VLDPE و LLDPE و MDPE هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انواع پلی اتیلن

 امروزه پلي اتيلن پرمصرف ترين پليمر جهان مي­باشد. يكي از دلايل مصرف زياد اين نوع پليمر، قيمت كم در کنار ديگر خواص فيزيكي منحصر بفرد آن مي­باشد. پلي­ اتيلن انعطاف پذيري بي نظيري داشته و نيازي به افزايش نرم كننده ندارد که اين امر موجب كاربرد آن در ساخت بطريهاي فشرده، فيلمها و ورقها مي گردد. ثانياً مقاومت خوبي در مقابل بازها، اسيدها و نمكها (به استثناي مواد اكسيدكننده قوي) نشان ميدهد و علت نگهداري پاككننده ها در ظروف پلي اتيلن در مصارف خانگي همين امر است. ثالثاً پلي اتيلن عایق خوبي در مقابل آب است كه اين امر بيانگر خواص الكتريكي خوب آن و استفاده از آن در كابلهاي الكتريكي است.پلی اتیلن ها را میتوان بر اساس چگالی آنها  دسته بندی کرد که در  اندازه زنجیر پلیمری ، نوع و تعداد شاخه‌های موجود در زنجیر تفاوت دارند. سه دسته زیر پرکاربردترین پلی اتیلن ها هستند:
1- پلی اتیلن سنگین HDPE یا High Density polyethylene (پلی‌اتیلن با چگالی بالا)
2- پلی اتیلن سبک LDPE  یا Low Density polyethylene (پلی اتیلن با چگالی پایین)
3- پلی اتیلن سبک خطی LLDPE یا Linear Low Density polyethylene (پلی اتیلن خطی با چگالی پایین)

1- پلی اتیلن سنگین HDPE یا High Density polyethylene (پلی‌اتیلن با چگالی بالا)hdpe 2

این پلی‌اتیلن دارای زنجیر پلیمری بدون شاخه است بنابراین نیروی بین مولکولی در زنجیرها بالا و استحکام کششی آن بیشتر از بقیه پلی اتیلن ها است. شرایط واکنش و نوع کاتالیزور مورد استفاده در تولید پلی اتیلن HDPE موثر است. برای تولید پلی اتیلن بدون شاخه معمولا از روش پلیمریزاسیون با کاتالیزور زیگلر- ناتا استفاده می شود.فشردگی زنجیره مولکولی در این نوع بسپار باعث افزایش دانسیته و کاهش شدید انعطاف پذیری آن می‌گردد . این بسپار اگرچه نسبت به پلی اتیلن سبک از مقاومت ضربه ای کمتری بر‌خوردار است، اما مقاومت آن در برابر مواد شیمیایی و تنش‌های شکننده محیطی خوب است. لذا در ساخت انواع محصولات تجاری مانند لوله‌ها، ظروف پلاستیکی، اسباب بازی‌ها، جامه دان‌ها، روکش کابل و سیم و ... بکار می رود.

 

2- پلی اتیلن سبک LDPE  یا Low Density polyethylene (پلی اتیلن با چگالی پایین)ldpe 1

این پلی‌ اتیلن دارای زنجیری شاخه دار است بنابراین زنجیرهای LDPE نمی‌توانند به خوبی با یکدیگر پیوند برقرار کنند و دارای نیروی بین مولکولی ضعیف و استحکام کششی کمتری است. این نوع پلی ‌اتیلن معمولا با روش پلیمریزاسیون رادیکالی تولید می‌شود. از خصوصیات این پلیمر ، انعطاف‌پذیری و امکان تجزیه به وسیله میکرو ارگانیسم ها است . پلی اتیلن سبک به لحاظ فشردگی کم مولکولی از دانسیته پایین و در نتیجه انعطاف پذیری خوبی برخوردار است، چنین ویژگی باعث گردیده که این محصول در ساخت فیلم و ورق جهت مصرف در روکش‌های طلقی شفاف، آستر‌های بسته بندی ، کاورها و... مصرف می‌گردد.

 

 

3- پلی اتیلن سبک خطی LLDPE  یا Linear Low Density polyethylene (پلی اتیلن خطی با چگالی پایین)LLDPE

این پلی ‌اتیلن یک پلیمر خطی با تعدادی شاخه های کوتاه است و معمولا از کوپلیمریزاسیون اتیلن با آلکن های بلند زنجیر ایجاد می شود و از دانسیته کمتری نسبت به پلی اتیلن سبک برخوردار است، در مقابل پارگی و سوراخ شدن مقاومت، استحکام و کشش بهتری از خود نشان می‌دهد. این بسپار، جهت تولید فیلم بسته بندی، روکش سیم و... بکار می رود.