پلی‌اتیلن‌های سبک چه هستند و از چه ویژگی‌هایی برخوردار هستند؟

پلی‌اتیلن یک ترموپلاستیک سبک وزن و بادوام با ساختار متغیر کریستالی است. این ماده یکی از پلاستیک‌های پرمصرف در جهان است (به‌طوری که سالانه ده‌ها میلیون تن از این ماده در سراسر جهان تولید می‌شود). از پلی‌اتیلن (پلی‌اتیلن ۲۰۹) در مصارف مختلف برای فیلم‌ها، لوله‌ها، قطعات پلاستیکی و … در صنایع مختلف (بسته‌بندی، خودرو، برق و غیره) استفاده می‌شود. پلی‌اتیلن از پلیمریزاسیون مونومر اتیلن (یا اتن) ساخته می‌شود. فرمول شیمیایی پلی‌اتیلن (C2H4) است.

پلی اتیلن از چه چیزی ساخته شده است؟

پلی‌اتیلن با افزودن یا پلیمریزاسیون رادیکال مونومرهای اتیلن (الفین) ساخته می‌شود. (فرمول شیمیایی اتن – C2H4). برای انجام پلیمریزاسیون پلی‌اتیلن از کاتالیزورهای زیگلر-ناتا و متالوسن استفاده می‌شود.

انواع رایج پلی‌اتیلن

پلی‌اتیلن از خانواده پلیمرهای پلی‌الفین است و بر اساس تراکم و شاخه طبقه‌بندی می‌شود. متداول‌ترین انواع پلی‌اتیلن عبارتند از:

- پلی‌اتیلن‌های شاخه‌ای که به دو دسته زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:
- پلی‌اتیلن با چگالی کم (LDPE)
- پلی‌اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE)

پلی‌اتیلن‌های خطی خود به دو دسته مختلف تقسیم‌بندی می‌شوند:

- پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE)
- پلی‌اتیلن با وزن مولکولی فوق‌العاده بالا (UHMWPE)
- پلی‌اتیلن متقاطع (PEX یا XLPE)

علاوه بر دسته‌بندی ذکر شده در بالا، پلی‌اتیلن در انواع دیگر نیز موجود است مانند:

- پلی‌اتیلن با چگالی متوسط (MDPE)
- پلی‌اتیلن با چگالی بسیار کم (VLDPE)
- پلی‌اتیلن با وزن مولکولی بالا (HMWPE)
- پلی‌اتیلن فوق‌العاده کم‌وزن مولکولی (ULMWPE)
- پلی‌اتیلن کلردار (CPE)

ویژگی‌های پلی‌اتیلن‌های سبک

پلی‌اتیلن سبک یا پلی‌اتیلن با چگالی کم یا LDPE مخفف Low Density Poly Ethylene، یک پلیمر نیمه سخت و نیمه شفاف است. این نوع پلی‌اتیلن در مقایسه با HDPE، دارای درجه بالاتری از شاخه‌های زنجیره‌ای جانبی کوتاه و بلند است. پلی‌اتیلن سبک در فشار بالا در بازه 1000-3000 بار و در بازه دمایی 80-300 درجه سانتیگراد از طریق فرآیند پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تولید می‌شود. LDPE از 4000 تا 40,000 اتم کربن تشکیل شده است که دارای شاخه‌های کوتاه زیادی است.

دو فرآیند اساسی که برای تولید پلی‌اتیلن با چگالی کم استفاده می‌شود:

- مسیرهای اتوکلاو یا لوله‌ای همزن.
- راکتور لوله‌ای: این روش به دلیل سرعت بالای تبدیل اتیلن، نسبت به مسیر اتوکلاو اولویت پیدا کرده است.

پلیمریزاسیون به دو روش انجام می‌شود و حاصل هر روش محصول خاصی از پلی‌اتیلن است.

1. پلیمریزاسیون فشار بالا
2. پلیمریزاسیون فشار پایین

حاصل روش پلیمریزاسیون فشار بالا تولید پلی‌اتیلن سبک یا LDPE (پلی‌اتیلن ۰۲۰) است. اما در پلیمریزاسیون فشار پایین دو نوع محصول به‌دست می‌آید؛ پلی‌اتیلن سنگین (HDPE) و پلی‌اتیلن خطی سبک (LLDPE).

مزایای پلی‌اتیلن سبک

پلی‌اتیلن‌های سبک با توجه به چگالی، وزن مولکولی و روشی که برای تولید آن به کار می‌روند، دارای یک سری مزایایی است که استفاده از آن را نسبت به مواد مشابه توجیه‌پذیر می‌کند. مزایایی از قبیل:

- نقطه ذوب در حدود 105 تا 115 درجه سانتیگراد
- چگالی 0.91 تا 0.94 گرم در سانتی‌متر مکعب
- مقاومت خوب در برابر الکل‌ها، مواد قلیایی و اسیدهای رقیق
- مقاومت محدود در برابر هیدروکربن‌های آلیفاتیک و معطر، روغن‌های معدنی، عوامل اکسیدکننده و هیدروکربن‌های هالوژنه
- مقاومت در برابر دما تا 80 درجه سانتیگراد به طور مداوم و 95 درجه سانتیگراد برای مدت زمان کوتاه‌تر
- پلیمر کم هزینه و مقرون‌به‌صرفه با قابلیت پردازش خوب
- مقاومت خوب در برابر ضربه در دماهای پایین
- مقاومت بالا در برابر فرسایش هوا
- خواص عایق جریان الکتریکی بسیار خوب
- جذب آب و رطوبت بسیار کم
- نمای شفاف در ورقه‌های نازک

معایب پلی‌اتیلن سبک

اما هر محصولی در کنار مزایای خود از یک سری ویژگی‌ها برخوردار است که جزو نقاط ضعف و معایب آن محسوب می‌شوند. پلی‌اتیلن سبک نیز از این قاعده مستثنی نیست و دارای معایبی می‌باشد که عبارتند از:

- قابلیت ترک‌خوردگی 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، غیرممکن می‌کند.
- نفوذپذیری زیاد نسبت به گاز به‌خصوص نسبت به گاز دی‌اکسید کربن
- مقاومت کم در برابر تابش اشعه فرابنفش
- قابلیت اشتعال بسیار بالا
- اتصال آن از طریق جوشکاری فرکانس بالا امکان‌پذیر نیست

کاربردهای پلی‌اتیلن سبک

پلی‌اتیلن سبک با توجه به مزایا، ویژگی‌ها و خواص خود کاربردهای خاصی در صنایع مختلف و تولید محصولات گوناگون دارد. با توجه به خواص پلی‌اتیلن‌های سبک از این ماده بیشتر در صنایع تولید ظروف، تانکرهای حمل و نقل و توزیع مواد، بطری‌های مواد شوینده و بهداشتی، لوله‌ها، بسته‌بندی‌های پلاستیکی برای قطعات کامپیوتر و تجهیزات آزمایشگاهی مختلف استفاده می‌شود. محبوب‌ترین کاربرد پلی‌اتیلن با چگالی کم در صنایع تولید کیسه‌های پلاستیکی است.

- استفاده از پلی‌اتیلن‌های سبک یا LDPE در صنایع بسته‌بندی، به لطف کم‌هزینه بودن و قیمت مقرون‌به‌صرفه این نوع پلی‌اتیلن و انعطاف‌پذیری خوب، پلی‌اتیلن سبک در صنعت بسته‌بندی برای بطری‌های نگه‌دار و حمل و نقل دارویی و لوله‌های وسایل پزشکی (سرم، سوند و …)، کیسه‌های زباله، بسته‌بندی مواد غذایی (مواد منجمد، خشک و غیره)، لمینیت‌ها و … مورد استفاده قرار می‌گیرد.

- استفاده از پلی‌اتیلن سبک در صنایع لوله و اتصالات: از پلی‌اتیلن با دانسیته پایین یا پلی‌اتیلن سبک به دلیل خاصیت پلاستیکی بودن و جذب کم آب و همچنین مقاومت در برابر فرسایش هوا و قابلیت انعطاف زیاد در ساخت لوله‌های آب و شیلنگ در صنایع تولید محصولات لوله و اتصالات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

منبع: پانیذا پلیمر