همه چیز در مورد پلی اتیلن (ویژگی ها و کاربردها)

 

رزین های پلی اتیلن (PE)، پلیمرهای ترموپلاستیک هستند. به این معنا که با اعمال حرارت شکل دهی شده و قابلیت ذوب شدن مجدد بدون. از دست دادن ویژگی های ذاتی خود را دارند. ترموپلاستیک ها از این نظر با ترموست ها که پس از سخت شدن دستخوش تغییر دائمی می شوند. متفاوت هستند. به همین دلیل معمولاً ترموپلاستیک ها قابل بازیافت هستند. سایر ترموپلاستیک ها عبارتند از:

• پلی وینیل کلراید،
• پلی استایرن،
• پلی کربنات (PC)،
• اکریلیک،
• اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)،
• پلی پروپیلن (PP)،
• پلی آمید (PA)،
• پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE).

برای مطالعه بیشتر در مورد ترموپلاستیک ها و سایر گرماسخت ­ها می توانید به مقاله “انواع رزین ها و کاربرد آنها” مراجعه کنید.

 

خواص و ویژگی های پلی اتیلن

پلی الفین ها که پلی آلکن ها نیز نامیده می شوند. بزرگترین ترموپلاستیک های مصرفی هستند. آنها پلیمرهای آلکن های ساده مانند اتیلن، پروپیلن، بوتن ها و پنتن ها و کوپلیمرهای آن ها هستند. دو پلی الفین مهم پلی اتیلن (PE) و پلی پروپیلن (PP) هستند. می توان آنها را با تکنیک های رایج شکل دهی مانند قالب گیری تزریقی، قالب گیری بادی، اکستروژن و ترموفورمینگ، با استفاده از تجهیزات استاندارد ترموپلاستیک، فرآورش کرد. فرآیندپذیری آسان، قیمت پایین و همچنین خواص شیمیایی و فیزیکی خوب، آن ها را به محبوب ترین رزین ها و اغلب بهترین انتخاب برای بسیاری از کاربردهای پلیمری تبدیل می کند.

رزین های پلی اتیلن به سه گروه عمده طبقه بندی می شوند:

• چگالی کم (LDPE): از LDPE برای ساخت کیسه های خرید پلاستیکی استفاده می شود،
• چگالی بالا (HDPE) : برای لوله های تخلیه،
• وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMW-PE): UHMW-PE برای دستگاه های پزشکی.

به طور کلی، هر چه چگالی ماده بیشتر باشد، ساختار آن کریستالی تر است. ساختارهای کریستالی بیشتر، دمای کاربری بالاتری دارند.

LDPE به عنوان پلیمری با استحکام کم اما بسیار انعطاف پذیر توصیف می شود. بنابراین امکان کشیده شدن بدون شکستگی را دارا می باشد. برای انواع مصارف بسته بندی از بطری های فشاری گرفته تا فیلم آب بندی کاربرد دارد.

HDPE استحکام بالاتری دارد. اما شکل پذیری کمتری دارد. و برای محصولاتی که باید شکل خود را حفظ کنند مانند سطل های زباله مفید است. HDPE در دمای 60- درجه سانتیگراد قابل استفاده است.

UHMW-PE استحکام بسیار بالایی دارد. و نسبت استحکام به وزن آن به برخی از فولادها نزدیک است. با مقاومت بالا در برابر سایش. برای کاربردهای خاص مانند پیچ ​​های زمان بندی و قطعات خاص خودرو، لنت های سایش اتصالات مصنوعی و غیره مناسب است.

مانند بسیاری از ترموپلاستیک ها، رزین های پلی اتیلن به راحتی رطوبت را جذب می کنند. معمولاً پیش از قالب گیری تزریقی یا فرآیندهای دیگر نیاز به خشک کردن خاصی ندارند.

این ماده به شکل طبیعی خود معمولاً سفید یا سیاه است. و وقتی به اندازه بطری های شیر و مانند آن نازک شود. شفاف می شود. تولید‌کنندگان می‌توانند. فرمولاسیون را برای افزایش استحکام پارگی، شفافیت، شکل‌پذیری، قابلیت چاپ و… تنظیم کنند تا متناسب با کاربرد مورد نیاز باشد.

 

 

 

 

ویژگی های فیزیکی

پلی اتیلن از یک مونومر به نام اتیلن تشکیل شده است. که آن را به یک هموپلیمر تبدیل می کند. LDPE آمورف است.در حالی که HDPE کریستالی است. و باعث شکل پذیری بیشتر LDPE و صلبیت بالاتر HDPE می گردد.

UHMW-PE در دماهای بالای 80 درجه سانتیگراد به طور مداوم کار می کند. و در برابر قرار گرفتن متناوب در دمای نزدیک به 95 درجه سانتیگراد مقاومت می کند. این ماده همچنین ویژگی های عملیاتی خوبی در دماهای پایین تر دارد.

گریدهای پلی اتیلن

• پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)

 LDPEپلی اتیلن بسیار انعطاف پذیر و مقاوم است. در مقایسه باHDPE ، دارای درجه بالاتری از شاخه های کوتاه و بلند زنجیره جانبی است. انشعاب باعث کاهش تمایل مولکول ها برای نزدیک شدن به یکدیگر می شود. که منجر به چگالی و بلورینگی کمتر و همچنین انعطاف پذیری و چقرمگی بیشتر می شود. با این حال،  LDPE استحکام کششی، دمای انحراف حرارتی و نقطه ذوب بسیار کمتری نسبت به HDPE دارد. در مقایسه باLLDPE ، به دلیل شاخه های جانبی و فرعی بلندتر، بلورهای کوچکتری دارد. درجه بلورینگی معمولاً بسته به میزان شاخه ها و تاریخچه حرارتی در محدوده 40% تا 55% است.

• پلی اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE)

LLDPE از نظر استحکام مشابه HDPE اما بسیار انعطاف پذیر است. زنجیره های پلیمری دارای تعداد زیادی شاخه کوتاه هستند. که کوتاه تر و فراوان تر از شاخه های LDPE هستند. این امر به زنجیرها اجازه می دهد. تا به راحتی در شرایط تنش بدون درهم تنیدگی روی هم بلغزند. گرید های LLDPE عموماً دارای توزیع وزن مولکولی باریک تری (پراکندگی وزن مولکولی) نسبت بهLDPE  هستند. عدم وجود زنجیرهای جانبی بلند و توزیع باریک تر، درجه بلوری شدن را افزایش می دهد. که منجر به افزایش استحکام کششی و ضربه ای و مقاومت بیشتر در برابر سوراخ شدن در مقایسه با LDPE می شود. این نوع پلی اتیلن با چگالی پایین را می توان به فیلم های نازک با مقاومت بیشتر در برابر ترک خوردگی محیطی نسبت به HDPE و LDPE تبدیل کرد.

• پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE)

MDPE در مقیاس کوچکتر از HDPE استفاده می شود. مانندLLDPE ، با تکنیک های پلیمریزاسیون فشار کم با استفاده از کاتالیست های فلز واسطه تولید می شود. نسبت به HDPE مات تر است. اما به اندازه LDPE شفاف نیست و نسبت به HDPE استحکام ضربه و مقاومت به ترک خوردگی محیطی بهتری دارد. اما سفت و سخت نیست. معمولا استحکام بیشتر و انعطاف کمتری نسبت به LDPE دارد.

• پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)

HDPE دارای انشعاب بسیار کمتری نسبت به LDPE است. که منجر به درجه بلورینگی بسیار بالاتری به طور معمول در محدوده 70 تا 80% بسته به وزن مولکولی و سابقه حرارتی می شود. بلورهای پلی اتیلن با دانسیته بالا بزرگتر و یکنواخت تر از LDPE هستند. HDPE بسیار متراکم تر، سخت تر و کمتر نفوذپذیرتر از سایر انواع پلی اتیلن به استثنای HMWPE و UHMWPE است. بسیار مستحکم تر و سخت تر از LDPE است. در حالی که انعطاف پذیری و چقرمگی و همچنین مقاومت ترک تنشی کمتری دارد. HDPE عمدتا برای کاربردهایی استفاده می شود که استحکام بالا، سختی و/یا مقاومت شیمیایی بالا مورد نیاز است.

UHMW-PE در بسیاری از گریدهای خاص، از جمله گرید یاتاقان، پر شده با سرامیک، مورد تایید FDA، دمای بالا و فلز قابل تشخیص، موجود است.

پلی اتیلن را می توان به صورت گرانول برای قالب گیری و اکسترود کردن، هم به صورت نو و هم به صورت آسیاب مجدد خریداری کرد. جهت مصرف در فیلم انعطاف پذیر و نیمه سخت برای بسته بندی، به شکل ورق برای فرم دهی حرارتی و در اشکال مختلف اکسترود شده مانند گرد و میله ای موجود است.

مقاومت شیمیایی

پلی اتیلن با اکثر اسیدها و بازهای رقیق شده مانند آنهایی که در محصولات پاک کننده خانگی استفاده می شود، سازگار است و آن را به یک ماده مناسب ظروف این مواد شیمیایی تبدیل می کند. در تماس با الکل تجزیه نمی شود. این ماده در برابر اکثر هیدروکربن های آروماتیک و عوامل اکسید کننده مقاومت ضعیفی دارد.

این ماده به راحتی می سوزد و بسیار قابل اشتعال در نظر گرفته می شود. این ماده تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش قرار می گیرد، اما عملکرد آن در این شرایط را می توان با استفاده از مواد افزودنی بهبود بخشید. گرید اصلاح شده با عوامل ضد الکتریسیته ساکن نیز برای برخی از فیلم ها موجود است.

کاربردها

پلی اتیلن پرکاربردترین ترموپلاستیک مصرفی است. میزان تولید و مصرف سالانه این پلیمر در دنیا بیش از ۱۰۰ میلیون تن است. از نظر ظرفیت،HDPE  مهمترین گرید است و پس از آن LLDPE و LDPE قرار دارند. مصارف کاربردی شامل مواردی است که در ساختمان و ساخت و ساز، کالاهای مصرفی، لوازم الکترونیکی، صنایع برق و خودرو است. PE به طور گسترده ای برای تولید کالاهای مصرفی مختلف از جمله ظروف، سطل، لوله، اسباب بازی، روکش، درپوش، کیسه های پلاستیکی، ورق، فیلم، بطری و کارتن های کاغذی با روکش اکستروژن استفاده می شود.

پلی اتیلن سنگین بسته به وزن مولکولی زنجیره پلیمری کاربردهای بسیار متنوعی دارد. گریدهای با وزن مولکولی پایین‌تر جهت فرآیند تزریق استفاده می‌شوند و در تولید انواع قطعات تزریقی مانند وسایل آشپزخانه و اسباب‌بازی و … کاربرد دارند.

گریدهای با وزن مولکولی پایین جهت تولید فیلم‌های پلیمری و ظروف بادی جهت بسته‌بندی به کار می‌روند. گریدهای با وزن مولکولی بالاتر برای تولید لوله‌های پلی‌اتیلن جهت ‌انتقال آب سرد برای مصارف شهری و کشاورزی کاربرد دارد.

ارزان بودن LDPE و ویژگی های آب بندی و محافظتی خوب آن باعث شده است که برای فیلم های بسته بندی بسیار محبوب باشد. مانند پلی پروپیلن، اغلب در کاربرد های بسته شدن که نیاز به لولاهای زنده دارند استفاده می شود.

 

 

 

یکی از کاربردهای رایج HDPE، بطری های قالب گیری بادی شیر و آب است. پلی اتیلن سبک (LDPE) و پلی اتیلن سنگین (HDPE) با ترموفرمینگ، قالب گیری بادی، تزریقی و… قابل فرآیند هستند. UHMW-PE به دلیل وزن مولکولی بالایی که دارد، نمی تواند به صورت مایع جریان یابد و باید با تکنیک های دیگری مانند اکسترودینگ یا قالب گیری فشاری شکل دهی شود.

 

خرید: 

شرکت علمی سازان پاسارگاد با برند کانگورو تامین کننده مواد اولیه پلیمری می باشد. جهت خرید انواع گریدهای پلی اتیلن با شماره 88064800 تماس حاصل نمائید. همکاران ما آماده ثبت سفارشات و یا ارائه مشاوره به شما می باشند.

 

 

نگارنده: آذین گودرزی