انواع پلی اتیلن

پلی اتیلن و انواع آن

معرفی به دوستان اشتراک گذاری

پلی اتیلن به چهار دسته تقسیم می‌شود که در ادامه بدان اشاره می‌گردد.

پلی اتیلن و انواع آن

پلی اتیلن ها دارای انواع مختلف با محدوده متغیری از بلورینگی و چگالی هستند. چگالی پلی‌الفین‌ها بین تمام پلیمرها کمترین مقدار است و برای پلی اتیلن به سه گستره تقسیم می شود: منطقه چگالی کم از ۰.۹۱ تا g/cm3 ۰.۹۲۵  که پلی‌اتیلن سبک(LDPE)، ناحیه چگالی متوسط (MDPE) از ۰.۹۲۶ تا g/cm3 ۰.۹۴ و ناحیه چگالی از ۰/۹۴ تا g/cm3 ۰.۹۶۵ که پلی‌اتیلن سنگین (HDPE) نام‌گذاری شده است.


۱-پلی‌اتیلن سنگین(HDPE)

اگر زنجیر اصلی پلی‌اتیلن باشد و دارای شاخه‌های جانبی کوتاه کم یا بدون شاخه باشد از نام HDPE استفاده می‌شود. HDPE، جامدی سفید رنگ و مات است و فیلم‌های ترد تشکیل می دهد در صنعت، این پلیمرهابه وسیله کاتالیزورهای بر پایه ترکیبات تیتانیم (زیگلر-ناتا) ، کاتالیزورهای بر پایه کروم (فیلیپس) و همچنین متالوسن تهیه می‌شوند. این پلیمرها بسیاری بلوری هستند(۷۰-۸۰ درصد) و دمای ذوب آن‌ها حدود ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد است. معمولا از چگالی به عنوان معیاری از درصد بلور از آلکیل‌هایی مانند آلفا الفین‌ها(olefins-α)  شامل ۱-بوتن، ۱-هگزن و ۱-اکتن به عنوان کومونومر حین پلیمر شدن استفاده می‌شود. در این حالت، شاخه‌های کوتاه در طول زنجیر اصلی پلیمر ایجاد می شود. این شاخه‌های کوچک سبب کاهش بلورینگی و سفتی پلیمر می‌شوند.
پلی‌اتیلن سنگین به دلیل بلورینگی زیاد، بیشترین مقدار سفتی و کم‌ترین مقدار نفوذ پذیری را در میان دیگر انواع پلی‌اتیلن داراست. به دلیل این دو ویژگی، از این ماده در ساخت انواع ظروف نگه‌داری مواد غذایی و شیمیایی استفاده می شود. نفودپذیری کم، سفتی زیاد و مقاوممت خوب در برابر خورگی باعث شده است تا از این ماده در ساخت انواع لوله‌های انتقال آب، فاضلاب و گاز طبیعی استفاده شود. استحکام کششی خوب پلی‌اتیلن سنگین، آن را برای تهیه فیلم‌هایی که برای کوتاه مدت زیر بار قرار می‌گیرند، مناسب ساخته است.

۲-پلی اتیلن سبک(LDPE)

پلیمر شدن LDPE به روش رادیکال آزاد، در فشار زیاد  ۱۲۲-۳۰۳MPa و در دمای ۱۳۰-۱۳۵درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود. زمان پلیمر شدن بسیار کوتاه است و ۱۵ ثانیه تا ۲۰ دقیقه به طول می‌انجامد  که به نوع راکتور کار برده شده بستگی دارد. روش معمول برای ساخت آن سبب ایجاد شاخه می‌شود و زنجیرهای با شاخه‌های بلند و کوتاه تولید می‌کند. زنجیرهای  با شاخه جانبی از بلوری شدن جلوگیری می‌کنند. به همین دلیل، درصد بلورینگی در LDPE کم است. چگالی آن بین ۰.۹۱۵-۰.۹۳۰ g/cm3  و درصد بلورینگی حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد است. انتظار می‌رود که شاخه های بلند روی مولکول‌های LDPE باعث اصلاح خواص جریان آن شود. وجود همین شاخه ها، باعث پهن شدن توزیع وزن مولکولی می‌شود. وجود این شاخه‌ها درجه بلورینگی و دمای انتقال را معین می کند و پارامترهای بلورنگاری مثل ابعاد سلول‌های واحد، زاویه تنظیم و اندازه بلورها تحت تأثیر قرار می دهد. شاخه‌های کوتاه در LDPE عمدتا بوتیل نرمال هستند، اما اتیل و احتمالا بوتیل و هگزیل نرمال به نسبت کمتری به وسیله حمله رادیکال از پشت(back biting) تشکیل می‌شود. شاخه‌های بلند چند ده یا چند صد اتم کربنی در ساختار این پلیمرها به وسیله انتقال زنجی بین مولکولی تشکیل می‌شوند.
LDPE به دلیل داشتن ساختار شاخه‌ای، فرآیندپذیری خوب، استحکام مذاب زیاد و گرانروی کم‌تری دارد که این ویژگی‌ها آن را برای تولید فیلم دمشی مناسب ساخته است. در واقع، بیش از نیمی از مصارف پلی اتیلن سبک به ابن فرآیند اختصاص دارد.

۳-پلی‌اتیلن سبک خطی(LLDPE)

پلی‌اتیلن سبک خطی( LLDPE ) باعث تحول در صنعت پلی‌اتیلن شده است. در واقع، این نوع پلی‌اتیلن از نظر خواص با سایر پلی‌اتیلن‌ها قابل رقابت است. LLDPE چقرمه‌ترین نوع پلی‌اتیلن است و استحکام ضربه‌ای و پارگی بسیار خوبی دارد. در حالی که، چقرمگی HDPEکمتر از سایر انواع پلی‌اتیلن‌ها است و حساسیت آن به ایجاد ترک نیز از سایر انواع بیشتر است. افزون بر این، مقدار تاب برداشتگیLLDPE کمتر از سایر انواع است.
LLDPE در شرایطMPa  ۳.۵  و ۱۰۰درجه سانتی‌گراد به وسیله کاتالیزور زیگلر یا کاتالیزور فیلیپس با انواع فلزات واسطه در راکتورهای دوغابی فاز مایع و فاز گاز تولید می شود و هیچ شاخه بلندی در ساختار دیده نمی‌شود.
از نظر نقطه شیمیایی، LLDPE از کوپلیمر شدن اتیلن با α-الفین‌های شامل ۳ تا ۱۲ اتم کربن تشکیل می‌شود و مقدار کومونومر α-الفینی در LLDPE حدود ۵ تا ۱۰ درصد وزنی است. α-الفین‌ها به شکل شاخه‌های کوتاه به زنجیر اصلی پلی‌اتیلن متصل می‌شوند و هریک خواص متفاوتی را باعث می شوند. بیشترین کومونومرهای مصرفی در صنعت عبارتند از پروپن، ۱-بوتن، ۴-متیل، ۱-پنتن،۱-هگزن و ۱-اکتن.
کنترل دقیق شرایط واکنش و کیفیت کاتالیزور روی مقدار شاخه‌ای شدن و بلورینگی موثر است. هم‌چنین، توزیع واحدهای کومونومر در زنجیر LLDPE به نوع کاتالیزور مصرفی وابسته است. به عنوان مثال ، متالوسن‌ها توزیع یکنواخت شاخه‌ها را ایجاد می‌کنند، در حالی که کاتالیزورهای زیگلر-ناتا توزیع پهن وجود می‌آورند. از سوی دیگر، نوع فرآیند پلیمر شدن، طول زنجیر و هم‌چنین مقدار α-الفین مصرفی در ساختار پلیمر، روی خواص آن اثرگذار است.
۱-بوتن پرمصرف‌ترین و قدیمی‌ترین کومونومر مصرفی است و پیشرفت‌های اخیر به سمت تولید LLDPE به همراه کومونومرهای ۱-هگزن و ۱-اکتن پیش می‌رود. هم اکنون بسیاری از شرکت‌های عمده دنیا از ۱-هگزن برای تولید LLDPE استفاده می‌کنند. ۱-هگزن به دلیل بلندتر بودن در مقایسه با ۱-بوتن سبب کاهش بیشتر بلورینگی در LLDPE می‌شود. همین موضوع موجب فرآیند پذیری مطلوب و نیز خواص فیزیکی و مکانیکی بهتر آن شده است. طبعا کاهش بلورینگی موجب نفوذ بهتر مذاب و جامد در یکدیگر می‌شود.
این امر در دمای پایین باعث شکل‌دهی مناسب و خواص ضربه‌پذیری پلیمر را به شدت تحت تأثیر قرار می‌دهد. این امر به ویژه در فرآیندهای قالب‌گیری چرخشی به دلیل امتزاج بهتر مذاب به وسیله پدیده نفوذ بدون اعمال فشار، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

۴-پلی‌اتلین با وزن مولکولی بسیار زیاد

پلی‌اتیلن با وزن مولکولی بسیار زیاد(UHMWPE) دارای وزن مولکولی ۴ تا ۶ میلیون است. این پلیمرها به طور عمده با کاتلیزورهای متالوسن تهیه می‌شوند. به علت دارا بودن مولکول‌های بسیار بلند درهم خورده در اثر برش آن‌قدر جریان نمی‌یابند و نمی‌توان آن‌ها را با روش های متداول برای پلی‌اتیلن فراورش کرد.
مولکول‌های بسیار سخت حرکت می‌کنند و اگر زیر تنش برشی قرار گیرند، پاره می‌شوند و ویژگی‌های سایشی و ضربه‌ای محصول نهایی پایین می‌آید. دو روش متداول شکل‌دهی، رانش اکستروژن پیستونی و قالبگیری فشاری پودر است. در این روش ها، ذرات پودر در اثر فشار و گرما به یکدیگر فشرده و ذوب می‌شوند و درهم نفوذ می‌کنند.
این پلیمر دارای مقاومت سایشی عالی، مقاومت ضربه و مقاومت شیمیایی بسیار زیاد و ضریب اصطکاک کم هستند. خواص مکانیکی عالی، سهولت ماشین‌کاری و قیمت کم سبب شده است که در برخی کاربردها بتوانند جایگزین فلزات شوند. به علاوه، از فرآیند آن‌ها به حالت ژل، الیافی تولید می‌شود که استحکام مکانیکی آن‌ها قابل مقایسه با استحکام فولاد است

نظرات

 
   
 
Captcha