پلی اتیلن یکی از محبوب‌ترین مواد گرمانرم است که امروزه در دسترس عموم قرار گرفته است و در بسیاری از صنایع برای ساخت و تولید محصولات متنوع مورد استفاده قرار می‌گیرد مانند ساخت بطری‌ها، کیسه‌ها و حتی اسباب بازی‌های پلاستیکی.
پلی اتیلن چیست؟
پلی اتیلن یک ترموپلاستیک سبک وزن و بادوام است. این ماده یکی از پلاستیک‌های پرمصرف در جهان محسوب می شود(به طوری که سالانه ده‌ها میلیون تن از این ماده در سراسر جهان تولید می‌شود). از پلی اتیلن در مصارف مختلف برای فیلم‌ها، لوله‌ها، قطعات پلاستیکی و حتی تجهیزات بسته‌بندی، خودرو و غیره نیز استفاده می‌شود. فرمول شیمیایی پلی اتیلن(C2H4) است.
پلی اتیلن با افزودن یا پلیمریزاسیون رادیکال مونومرهای اتیلن (الفین) ساخته می‌شود. برای انجام پلیمریزاسیون پلی اتیلن از کاتالیزورهای زیگلر-ناتا و متالوسن استفاده می‌شود.
انواع رایج پلی اتیلن
متداول‌ترین انواع پلی اتیلن عبارتند از:
- پلی اتیلن‌های شاخه‌ای که به دو دسته زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:
- پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)
- پلی اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE)
- پلی اتیلن‌های خطی خود به دو دسته مختلف تقسیم‌بندی می‌شوند:
- پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)
- پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMWPE)
- پلی اتیلن متقاطع (PEX یا XLPE)
علاوه بر دسته‌بندی ذکر شده در بالا، پلی اتیلن در انواع دیگر نیز موجود است مانند:
- پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE)
- پلی اتیلن با چگالی بسیار کم (VLDPE)
- پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا (HMWPE)
- پلی اتیلن فوق العاده کم وزن مولکولی (ULMWPE)
- پلی اتیلن کلردار (CPE)
ویژگی‌های پلی اتیلن سبک
پلی اتیلن سبک یا پلی اتیلن با چگالی کم یا LDPE مخفف Low Density Poly Ethelene، یک پلیمر نیمه سخت و نیمه شفاف محسوب می شود. این نوع پلی ایتیلن در مقایسه با HDPE، دارای درجه بالاتری از شاخه‌های زنجیره‌ای جانبی کوتاه و بلند است. پلی اتیلن سبک در فشار بالا در بازه 1000-3000 بار و در بازه دمایی 80-300 درجه سانتیگراد از طریق فرآیند پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تولید می شود.
دو فرآیند اساسی که برای تولید پلی اتیلن با چگالی کم استفاده می شود:
- مسیرهای اتوکلاو یا لوله ای همزن.
- راکتور لوله‌ای. که این روش به دلیل سرعت بالای تبدیل اتیلن، نسبت به مسیر اتوکلاو اولویت پیدا کرده است.
انواع پلیمریزاسیون پلی اتیلن :
پلیمریزاسیون را به دو روش می توان انجام داد و حاصل هر روش محصول خاصی از پلی اتیلن می باشد.
- پلیمریزاسیون فشار بالا
- پلیمریزاسیون فشار پایین
حاصل روش پلیمریزاسیون فشار بالا تولید پلی اتیلن سبک یا LDPE است.
مزایا و معایب پلی اتیلن سبک
پلی اتیلن سبک با توجه به چگالی، وزن مولکولی و روشی که برای تولید آن به کار می‌رود دارای یک سری مزایایی است که استفاده از آن را نسبت به مواد مشابه توجیه‌پذیر می‌کند. که در این مقاله به بخشی از این مزایا اشاره می کنیم
- نقطه ذوب در حدود 105 تا 115 درجه سانتیگراد
- چگالی 0.91 تا 0.94 گرم در سانتی‌تر مکعب
- مقاومت خوب در برابر الکل‌ها، مواد قلیایی و اسیدهای رقیق
- مقاومت محدود در برابر هیدروکربن‌های آلیفاتیک و معطر، روغن‌های معدنی، عوامل اکسید کننده و هیدروکربن‌های هالوژنه
- مقاومت در برابر دما تا 80 درجه سانتیگراد به طور مداوم و 95 درجه سانتیگراد برای مدت زمان کوتاه
- پلیمر کم هزینه و مقرون به صرفه با قابلیت پردازش خوب
- مقاومت بالا در برابر فرسایش هوا
- خواص عایق جریان الکتریکی بسیار خوب
- جذب آب و رطوبت بسیار کم
معایب پلی اتیلن سبک LDPE
- قابلیت ترک خوردگی زیاد در برابر ارتعاش
- مقاومت کم، سختی کم و ظرفیت دمایی پایین که استفاده از آن را برای تولید محصولاتی که در فرآیند خود به دمای بالا نیاز دارند، غیر ممکن می‌کند
- نفوذپذیری زیاد نسبت به گاز به خصوص نسبت به گاز دی اکسید کربن
- مقاومت کم در برابر تابش اشعه فرابنفش
- قابلیت اشتعال بسیار بالا
- اتصال آن از طریق جوشکاری فرکانس بالا امکان‌پذیر نیست
کاربردهای پلی اتیلن سبک
پلی اتیلن سبک با توجه به مزایا، ویژگی‌هایی که دارد کاربردهای بسیاری در صنایع مختلف و تولید محصولات گوناگون دارد. از این ماده بیشتر در صنایع تولید ظروف، تانکرهای حمل و نقل و توزیع مواد، بطری‌های مواد شوینده و بهداشتی، برخی تجهیزات آبیاری کشاورزی، بسته بندی‌های پلاستیکی برای قطعات کامپیوتر و تجهیزات آزمایشگاهی مختلف استفاده می‌شود. محبوب‌ترین کاربرد پلی اتیلن با چگالی کم در صنایع تولید کیسه‌های پلاستیکی است.
