صفحه نخست
مروری بر پلی اتیلنها و خواص و کاربرد آنها
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.
پلیمرهایی با وزن مولکولی بالاتر از ۶۰۰۰ در صنعت پلاستیک بیشترین حجم مصرف را به خود اختصاص میدهند. 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.
گاهی اوقات به جای اتمهای هیدروژن در مولکول(پلی اتیلن)، یک زنجیر بلند از اتیلن به اتمهای کربن متصل میشود که به آنها پلی اتیلن شاخهای یا پلی اتیلن سبک (LDPE) میگویند؛ چون چگالی آن به علت اشغال حجم بیشتر، کاهش یافتهاست. در این نوع پلی اتیلن مولکولهای اتیلن به شکل تصادفی به یکدیگر متصل میشوند و ریخت و شکل بسیار نامنظمی را ایجاد میکنند. چگالی آن بین 0.910 تا 0.925 است و تحت فشار و دمای بالا تولید میشود.
وقتی هیچ شاخهای در مولکول وجود نداشته باشد آن را پلی اتیلن خطی مینامند(HDPE). پلی اتیلن خطی سخت تر از پلی اتیلن شاخهای است اما پلی اتیلن شاخهای آسانتر و ارزانتر ساخته میشود. پلی اتیلن خطی محصول نرمالی با وزن مولکولی ۲۰۰۰۰۰-۵۰۰۰۰۰ است و چگالی آن بین 0.941 تا 0.965 می باشد.
پلی اتیلنی نیز وجود دارد که چگالی آن مابین چگالی این دو پلیمر است یعنی در محدوده 0.926 تا 0.940؛ و آن را پلی اتیلن نیمه سنگین یا پلی اتیلن متوسط مینامند.
پلی اتیلن با وزن مولکولی بین ۳ تا ۶ میلیون را پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا یا UHMWPE مینامند و با پلیمریزاسیون کاتالیست متالوسن تولید میکنند. ماده مزبور فرایند پذیری دشوارتری برخوردار بوده ولی خواص آن عالی است. هنگامی که از طریق تشعشع یا استفاده از مواد افزودنی شیمیایی، این پلیمر تماماً شبکهای شود، پلی اتیلن یاد شده دیگر گرما نرم نخواهد بود. این ماده با پخت حین قالب گیری یا بعد از آن یک گرما سخت واقعی با استحکام کششی، خواص الکتریکی و استحکام ضربه خوب در دامنه وسیعی از دماها خواهد بود. از آن برای ساخت فیبرهای بسیار قوی استفاده میکنند تا جایگزین کولار (نوعی پلی آمید) در جلیقههای ضد گلوله کنند؛ و همچنین صفحات بزرگ آن را میتوان به جای زمینهای اسکیت یخی استفاده کرد.
به وسیله کوپلیمریزاسیون مونومراتیلن با یک مونومر آلکیل شاخه دار، کوپلیمری با شاخههای هیدروکربن کوتاه بدست میآید که آن را پلی اتیلن خطی با چگالی کم یا LLDPE مینامند و از آن اغلب برای ساخت اشیاءای شبیه فیلمهای پلاستیکی (کسیه فریزر) استفاده میکنند.
برخی ویژگیهای پلی اتیلن
مهمترین ویژگی های ذاتی پلی اتیلن های تجاری برای کاربردهای اصلی عبارتند از:
• چگالی
• نمایه مذاب (MFI)
• توزیع وزن مولکولی
• چگالی
همان طور که قبلا اشاره شد چگالی انواع پلی اتیلن ها در محدودهء 0.910 تا 0.965 قرار دارد و علت اینکه آن را تا سه رقم اعشار ذکر می کنند این است که 0.003 تغییر در چگالی باعث تغییر قابل توجه ای در ویژگی ها می شود. به طور کلی با افزایش چگالی، خطی بودن، سفتی، استحکام کششی، استحکام پارگی، دمای نرم شدن، شکنندگی، عمر خمشی و تمایل به ترک برداشتن افزایش می یابد.
• نمایه مذاب یا شاخص جریان مذاب Melt Flow Index) MFI)
کاربردی ترین نشانهء ارتباط دهندهء ویژگی های پلی اتیلن به متوسط وزن مولکولی است. نمایهء مذاب ، وزن (گرم) پلی اتیلنی است که در عرض ده دقیقه از میان یک روزنهء ثابت در دمای 190 درجه سانتیگراد بیرون می آید، و این در حالی است که وزنهء استانداردی بر روی پیستون محفظهء رانش که حاوی سه گرم پلی اتیلن است، قرار دارد. نمایهء مذاب تا حدودی (اما نه دقیق ) نسبت معکوس با گرانروی مذاب دارد. بنابر این با افزایش وزن مولکولی متوسط ، کاهش می یابد. نمایهء مذاب بیشتر، نشان دهندهء روانی بیشتر در دماهای فرآورش است. این نماد در اصل برای نشان دادن ویژگی های سیلانی (روانی) به عنوان معیاری از قابلیت اکسترود شدن است. به طور کلی با افزایش نمایهء مذاب ،استحکام کششی ، مقاومت پارگی، دمای نرم شدن و چقرمگی پلی اتیلن کاهش می یابد.
توزیع وزن مولکولی
توزیع وزن مولکولی (Mw/Mn) نیز اثر بارزی بر روی ویژگیها دارد. با افزایش نسبت Mw/Mn استحکام کششی، دمای نرم شدن و چقرمگی کاهش می یابد و شکنندگی و تمایل به ترک برداشتن افزایش می یابد.
کاربردهای پلی اتیلن
از فیلم های پلی اتیلنی میتوان برای بسته بندی مواد غذایی، البسه، کیسه های پلاستیکی، فیلم های محافظ درکاربردهای ساختمانی، عایق های رطوبت، گلخانه ها، پوششهای صندلی اتومبیلهای نو، تارپولین ها و غیره استفاده کرد. از کاربردهای دیگر آن می توان به استفاده از آن در عایق های الکتریکی کابلها وسیمها، ظروف خانگی، قطعات مختلف مصرفی در صنایع خودروسازی، قطعات تزریقی، انواع لوله ها، مخزنهای نگهداری مواد شیمیایی و تجهیزات آزمایشگاهی و از پودر آن برای بهبود خواص مختلف رزین های گرمانرم و گرماسخت و غیره اشاره کرد.
به طور کلی کاربرد لوله های پلی اتیلن به شرح زیر می باشد:
• آبرسانی (کشاورزی)
• گاز رسانی
• فاضلاب شهری و صنعتی
• کاورینگ کابل
• خطوط انتقال محصولات نفتی
• خطوط سیالات در فرآیندهای کارخانجات
• خطوط آب سرد برای واحدهای صنعتی ( پالایشگاهها ،کارخانجات پتروشیمی و نیروگاهها )
• شبکههای اطفاء حریق
• خطوط اصلی پرفشار
• خطوط فاضلاب صنعتی
• شبکه توزیع آب
• خطوط انتقال آب با سختی بالا و انتقال آب دریا
• خطوط تزریق آب پرفشار
• خطوط تهویه مطبوع