از ظروف پلاستیکی، بطریها، کیسهها گرفته تا اسباب بازیهای پلاستیکی. به هر کجا که نگاه کنیم محصولات پلاستیکی زیادی میبینیم که از پلی اتیلن ساخته شده است. پلی اتیلن یکی از محبوبترین مواد گرمانرم است که امروزه در دسترس است و در بسیاری از صنایع برای ساخت و تولید محصولات متنوع مورد استفاده قرار میگیرد. اما ، پلی اتیلن چیست؟ از چه چیزی ساخته شده است؟ چگونه پلی اتیلن را پردازش کنیم؟
پلی اتیلن یک ترموپلاستیک سبک وزن و بادوام با ساختار متغیر کریستالی است. این ماده یکی از پلاستیکهای پرمصرف در جهان است (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 … در صنایع مختلف (بستهبندی، خودرو، برق و غیره) استفاده میشود. پلی اتیلن از پلیمریزاسیون مونومر اتیلن (یا اتن) ساخته میشود. فرمول شیمیایی پلی اتیلن(C2H4) است.
پلی اتیلن با افزودن یا پلیمریزاسیون رادیکال مونومرهای اتیلن (الفین) ساخته میشود. (فرمول شیمیایی اتن – C2H4). برای انجام پلیمریزاسیون پلی اتیلن از کاتالیزورهای زیگلر-ناتا و متالوسن استفاده میشود.
پلی اتیلن از خانواده پلیمرهای پلی الفین است و بر اساس تراکم و شاخه طبقه بندی میشود. 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)
پلی اتیلن سبک یا پلی اتیلن با چگالی کم یا LDPE مخفف Low Density Poly Ethelene، یک پلیمر نیمه سخت و نیمه شفاف است. این نوع پلی ایتیلن در مقایسه با HDPE، دارای درجه بالاتری از شاخههای زنجیرهای جانبی کوتاه و بلند است. پلی اتسلن سبک در فشار بالا در بازه ۱۰۰۰-۳۰۰۰ بار و در بازه دمایی ۸۰-۳۰۰ درجه سانتیگراد از طریق فرآیند پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تولید می شود. LDPE از ۴۰۰۰ تا ۴۰،۰۰۰ اتم کربن تشکیل شده است که دارای شاخههای کوتاه زیادی است.
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.
پارامترهایی مانند دما و فشار از جمله عوامل محیطی هستند که می توانند بر نتایج تست تنش – کرنش اثر بگذرند.
دما اثر قابل توجهی بر خواص پلیمر دارد. با افزایش دما رفتار پلیمر به مرور تغییر می کند. به عوان مثال، وقتی دمای پلیمر را به قدری افزایش دهیم که به بالای مقدار Tg (دمای انتقال شیشه ای ) برسد، مقدار الانگیسن یا کرنش در نقطه شکست پلیمر افزایش می یابد، یعنی نمونه در کرنش یا جابجایی بیشتری دچار شکست می شود. البته اگر این افزایش دما از Tg خیلی زیاد باشد به علت نرم شدگی بیش از حد پلیمر، دوباره کرنش در شکست کاهش خواهد یافت.
مقدار ازدیاد طول در نقطه تسلیم اما می تواند روند یکسانی نداشته باشد، به طور کلی برای پلیمرهای آمورف، با افزایش دما کاهش می یابد اما برای پلیمرهای بلورین می تواند روند کاملا برعکس باشد.
فشار هیدروستاتیکی می تواند اثر مهمی در خواص تنش – کرنش پلیمرها داشته باشد. به طور کلی پلیمرهای چقرمه یا ductile با افزایش فشار هیدروستاتیکی وارد بر آن ها، تنش و ازدیاد طول در نقطه شکست آن ها افزایش می یابد. در پلیمرهای ترد یا brittle این اثر می تواند معکوس باشد.
به طور کلی در پلی الفین ها مانند پلی پروپیلن، افزایش فشار می تواند مقدار حجم آزاد موجود در پلیمر را کاهش دهد (افزایش چگالی)، و این سبب افزایش تنش و استحکام کششی پلیمر اندازه گیری شده
حال اما باید در رابطه بر ساختار و ویژگی پلیمرها و اثر آن ها بر خواص کششی یا تنش – کرنش صحبت کنیم. هنگامی که می خواهید پلیمرهایی را انتخاب و یا برای تولید محصول مورد نظر خود اصلاح کنید، باید به این پارامترها توجه نمایید، سپس از مواد یا محصول تولید شده خود تست های مورد نظر آزمایشگاهی مانند تست کشش با دستگاه تنسایل یونیورسال را انجام دهید تا مقدار اثر گذاری آن ها را بررسی نمایید. این پارامتر ها در ادامه بررسی شده اند:
وزن مولکولی اگر خیلی پایین باشد، پلیمر دارای خواص نامناسب بوده و بیشتر به یک مایع ویسکوز شبیه هست. حال با افزایش وزن مولکولی استحکام کششی افزایش می یابد ولی ازدیاد طول در شکست کاهش می یابد. هنگامی که وزن مولکولی خیلی بالا رود به علت درهم تنیدگی و گره خوردگی بسیار بالای زنجیره ها درصد ازدیاد ططول در شکست اگر در دستگاه تنسایل اندازه گیری شود، افزایش قابل توجهی از خود نشان می دهد.
معمولا با افزایش مقدار وزن مولکولی رفتار پلیمر از حالت ترد و شکننده به سمت مواد چقرمه تغییر می کند. معمولا به علت پیچیده بودن و گران بودن تست اندازه گیری وزن مولکولی در پلیمرها، می توان از تست MFR یا MFI نرخ اندازه گیری جریان مذاب استفاده کرد چون معمولا پلیمرهایی که وزن مولکولی بالاتر دارند، ویسکوزیته ذاتی آنها بیشتر است و در نتیجه مقدار MFI آن ها کمتر خواهد بود.
© تمامی حقوق برای شرکت پترو بامداد آذران محفوظ است.