پلی اتیلن (PE) چیست؟ انواع آن کدامند؟ خواص و کاربرد پلی اتیلن چیست؟ حلال پلی اتیلن کدام ماده است؟ در این مقاله از پنادپلاستیک با ما همراه باشید؛ چرا که قصد داریم تمامی پرسش های شما در مورد پلی اتیلن را پاسخ دهیم.
پلی اتیلن (PE) یکی از پرکاربردترین و رایج‌ترین پلیمرهای ترموپلاستیک است که در صنایع مختلف از آن استفاده می‌شود. این ماده پلاستیکی از واحدهای تکراری اتیلن (C₂H₄) ساخته شده و به دلیل خواص ویژه‌ای چون انعطاف پذیری بالا، مقاومت شیمیایی و سهولت در تولید، در تولید انواع محصولات پلاستیکی و صنعتی کاربرد گسترده‌ای دارد.
پلی اتیلن با توجه به انواع مختلف خود، بسته به نوع و خواص مورد نظر در صنایع بسته‌بندی، کشاورزی، پزشکی، لوله‌کشی و بسیاری دیگر از بخش‌ها به طور گسترده استفاده می‌شود. این ماده به دلیل قابلیت بازیافت و هزینه تولید نسبتاً پایین، جزء مواد اصلی و محبوب در صنعت پلاستیک به شمار می‌آید.
هدف این مقاله بررسی دقیق پلی اتیلن (PE)، انواع مختلف آن، خواص فیزیکی و شیمیایی، کاربردها و همچنین قیمت آن است. در این مقاله به تفصیل به توضیح انواع مختلف پلی اتیلن شامل پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)، پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلی اتیلن سنگین (UHMWPE) خواهیم پرداخت و کاربردهای هرکدام را در صنایع مختلف بررسی خواهیم کرد. ه
مچنین به بررسی خواص مکانیکی و حرارتی این ماده در این مطلب از مجله اینترنتی پنادپلاستیک خواهیم پرداخت و در انتها، قیمت پلی اتیلن و عوامل موثر بر تغییرات آن را نیز مورد تحلیل قرار خواهیم داد.
پلی اتیلن (PE) یک پلیمر ترموپلاستیک است که از واحدهای تکراری اتیلن (C₂H₄) ساخته می‌شود. این پلیمر در واقع یک زنجیره بلند از مولکول‌های اتیلن است که از طریق واکنش پلیمریزاسیون تشکیل می‌شود. پلی اتیلن به دلیل ویژگی‌هایی نظیر انعطاف پذیری بالا، مقاومت به مواد شیمیایی و قیمت ارزان، از پرکاربردترین پلیمرها در صنعت پلاستیک به شمار می‌رود.
این ماده در قالب‌های مختلفی از جمله فیلم‌های پلاستیکی، لوله‌ها، ظروف بسته‌بندی و بسیاری دیگر از محصولات مصرفی تولید می‌شود. پلی اتیلن به طور گسترده در زندگی روزمره ما استفاده می‌شود و بخش بزرگی از محصولات پلاستیکی موجود در بازار از این ماده ساخته شده است.
روند تولید پلی اتیلن معمولاً با استفاده از فرایند پلیمریزاسیون انجام می‌شود که در آن مولکول‌های اتیلن تحت فشار و دمای خاص به زنجیره‌های بلند پلیمر تبدیل می‌شوند. این فرایند می‌تواند به دو صورت پلیمریزاسیون فشار بالا (High Pressure) و پلیمریزاسیون فشار پایین (Low Pressure) انجام گیرد.
در پلیمریزاسیون فشار بالا، پلی اتیلن با چگالی پایین (LDPE) تولید می‌شود که بیشتر برای فیلم‌ها و بسته‌بندی‌ها استفاده می‌شود، در حالی که در پلیمریزاسیون فشار پایین، پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) یا پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE) تولید می‌شود که از آنها در صنایع مختلف مانند لوله‌کشی و ساخت قطعات صنعتی استفاده می‌شود.
پلی اتیلن با سایر پلیمرها تفاوت‌هایی دارد که آن را به یک ماده خاص و منحصر به فرد تبدیل می‌کند. یکی از مهم‌ترین تفاوت‌ها این است که پلی اتیلن به طور طبیعی قابلیت بازیافت بالایی دارد و می‌تواند در چرخه‌های تولید مجدد مورد استفاده قرار گیرد.
در مقایسه با سایر پلیمرها مانند پلی پروپیلن (PP) یا پلی‌استایرن (PS)، پلی اتیلن انعطاف پذیری و مقاومت به خوردگی بالاتری دارد. همچنین پلی اتیلن دارای نقطه ذوب پایین‌تری است و به همین دلیل فرآیند تولید آن در دماهای پایین‌تر نسبت به سایر پلیمرها انجام می‌شود، که این ویژگی باعث کاهش هزینه‌های تولید آن می‌شود.
پلی اتیلن یکی از متداول‌ترین و پرکاربردترین پلیمرها در صنایع مختلف است و در انواع مختلف با چگالی‌های متفاوت تولید می‌شود. این تفاوت در چگالی باعث می‌شود که پلی اتیلن هر نوع ویژگی خاصی داشته باشد و در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
در این بخش به بررسی چهار نوع اصلی پلی اتیلن، یعنی پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)، پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE)، پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلی اتیلن سنگین (UHMWPE) خواهیم پرداخت و خواص، ویژگی‌ها و کاربردهای هر یک را به طور مفصل بررسی خواهیم کرد.
پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) یکی از رایج‌ترین و پرمصرف‌ترین انواع پلی اتیلن است که در آن زنجیره‌های پلیمری به‌صورت شاخه‌دار و پیچیده‌تر نسبت به انواع دیگر پلی اتیلن قرار دارند. این ویژگی باعث می‌شود که LDPE نسبت به سایر انواع پلی اتیلن، ساختار نرم‌تر و انعطاف پذیرتر داشته باشد.
خواص و ویژگی‌ها:
کاربردها: پلی اتیلن با چگالی کم به طور عمده در تولید بسته‌بندی‌ها، فیلم‌های پلاستیکی، کیسه‌ها، و محصولات نازک پلاستیکی مانند فیلترها و پوشش‌های باغبانی استفاده می‌شود. از دیگر کاربردهای آن می‌توان به استفاده در ساخت ظروف پلاستیکی نرم، لوازم خانگی، و پوشش‌های محافظ اشاره کرد. همچنین در تولید نوارهای بسته‌بندی و لایه‌های فیلم در صنایع کشاورزی برای جلوگیری از رشد علف‌های هرز استفاده می‌شود.
پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE) ترکیبی از خواص پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) و پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) است. در این نوع پلی اتیلن، زنجیره‌های پلیمری بیشتر از LDPE منظم‌تر هستند، اما همچنان از ساختار شاخه‌دار برخوردار است. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که MDPE دارای ترکیبی از خواص مکانیکی و شیمیایی مناسب باشد.
ویژگی‌ها:
کاربردها: MDPE بیشتر در تولید لوله‌های پلاستیکی برای انتقال گاز، آب و سایر سیالات استفاده می‌شود. این نوع پلی اتیلن همچنین در ساخت فیلم‌ها و پوشش‌ها، به ویژه در صنعت کشاورزی برای تولید کیسه‌ها و محصولات بسته‌بندی مقاوم، به‌کار می‌رود. همچنین، MDPE در تولید تجهیزات الکترونیکی، لوله‌کشی نفت و گاز و سایر کاربردهای ساخت و ساز کاربرد دارد.
پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) یکی از پرکاربردترین انواع پلی اتیلن است که به‌دلیل ساختار مولکولی منظم‌تر و کمتر شاخه‌دار، دارای ویژگی‌هایی چون استحکام بالا، مقاومت بیشتر در برابر فشار و سایش، و همچنین نقطه ذوب بالاتر است. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که HDPE به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف استفاده شود.
خواص و ویژگی‌ها:
کاربردها: پلی اتیلن با چگالی بالا در صنایع مختلف نظیر تولید لوله‌ها، مخازن آب و سوخت، جعبه‌های پلاستیکی، بطری‌ها و حتی در تولید کیسه‌های خرید مقاوم استفاده می‌شود. یکی از مهم‌ترین کاربردهای HDPE در صنعت لوله‌کشی است، چرا که این نوع پلی اتیلن به دلیل مقاومت در برابر فشار و مواد شیمیایی، برای استفاده در لوله‌های آب و فاضلاب بسیار مناسب است.
پلی اتیلن سنگین (Ultra High Molecular Weight Polyethylene – UHMWPE) یکی از انواع پلی اتیلن است که از زنجیره‌های پلیمری بسیار طولانی‌تر و سنگین‌تر ساخته می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود که UHMWPE دارای خواصی منحصر به‌فرد باشد که آن را برای کاربردهای خاص بسیار مناسب می‌کند.
ویژگی‌ها:
کاربردها: UHMWPE در صنایع مختلف به‌ویژه در تولید قطعات مقاوم به سایش مانند صفحه‌های محافظ، لوله‌های مقاوم به سایش، و قطعات دستگاه‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین از این نوع پلی اتیلن در صنعت پزشکی برای تولید پروتزها و ایمپلنت‌ها و در صنعت حمل و نقل برای ساخت سیستم‌های انتقال استفاده می‌شود.
جدول مقایسه انواع پلی اتیلن را به صورت خلاصه برای شما ارائه کردیم:
| ویژگی‌ها | پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) | پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE) | پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) | پلی اتیلن سنگین (UHMWPE) |
| چگالی (g/cm³) | 0.91 – 0.93 | 0.926 – 0.940 | 0.941 – 0.965 | 0.93 – 0.97 |
| انعطاف پذیری | بسیار بالا | متوسط | کم | متوسط تا زیاد |
| استحکام مکانیکی | کم | متوسط | بالا | بسیار بالا |
| مقاومت به ضربه | بالا | بالا | متوسط | بسیار بالا |
| مقاومت به مواد شیمیایی | متوسط | بالا | بسیار بالا | فوق‌العاده بالا |
| دمای ذوب (°C) | 105 – 115 | 125 – 130 | 130 – 140 | 130 – 136 |
| دمای سرویس‌دهی (°C) | 50 – 80 | 60 – 90 | 80 – 120 | 100 – 200 |
| مقاومت به سایش | کم | متوسط | بالا | بسیار بالا |
| قابلیت بازیافت | بالا | بالا | بالا | متوسط |
| کاربردهای اصلی | کیسه‌های پلاستیکی، بسته‌بندی، فیلم‌ها | لوله‌کشی، بسته‌بندی مقاوم، مخازن | لوله‌ها، بطری‌ها، تانکرها، جعبه‌ها | قطعات مقاوم به سایش، ایمپلنت‌های پزشکی، تجهیزات صنعتی |
پلی اتیلن به دلیل ساختار شیمیایی و ترکیب منحصر به فرد خود، دارای خواص فیزیکی و شیمیایی متنوعی است که آن را به یکی از پرکاربردترین پلیمرها تبدیل کرده است. در ادامه، مهم‌ترین خواص پلی اتیلن را بررسی می‌کنیم.
پلی اتیلن بسته به نوع آن، مقاومت کششی و فشاری متفاوتی دارد. پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلی اتیلن سنگین (UHMWPE) دارای استحکام بالایی هستند و برای استفاده در صنایع ساختمانی، لوله‌کشی و قطعات صنعتی مناسب‌اند. در مقابل، LDPE انعطاف پذیرتر بوده و مقاومت مکانیکی کمتری دارد.
انعطاف پذیری پلی اتیلن به میزان شاخه‌های زنجیره پلیمری بستگی دارد. پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) به دلیل ساختار شاخه‌ای خود، بسیار انعطاف پذیر است و در تولید کیسه‌های پلاستیکی و فیلم‌های بسته‌بندی استفاده می‌شود. در مقابل، HDPE سخت‌تر و کم‌انعطاف‌تر است.
پلی اتیلن یکی از مقاوم‌ترین مواد در برابر رطوبت و مواد شیمیایی محسوب می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود که در محیط‌های مرطوب، صنایع غذایی و بسته‌بندی، و همچنین در ساخت لوله‌های انتقال مواد شیمیایی کاربرد زیادی داشته باشد.
پلی اتیلن به‌عنوان یک ترموپلاستیک، دارای خواص حرارتی مهمی است که بر اساس نوع آن تغییر می‌کند:
دمای ذوب انواع پلی اتیلن:
خواص مکانیکی پلی اتیلن به نوع آن بستگی دارد:
پلی اتیلن سنگین یا High-Density Polyethylene (HDPE) یکی از انواع پلی اتیلن است که به دلیل چگالی بالای آن (0.941 – 0.965 g/cm³)، ساختاری منظم‌تر و مولکول‌های فشرده‌تری نسبت به سایر انواع پلی اتیلن دارد. این ویژگی باعث شده است که HDPE استحکام مکانیکی بالاتری داشته باشد، در برابر ضربه و فشار مقاوم‌تر باشد و در بسیاری از کاربردهای صنعتی و ساختمانی مورد استفاده قرار گیرد.
ویژگی‌های اصلی HDPE:
تفاوت پلی اتیلن سنگین با سایر انواع پلی اتیلن به صورت خلاصه در جدول زیر خدمت شما ارائه شده است:
| ویژگی | HDPE (پلی اتیلن سنگین) | LDPE (پلی اتیلن سبک) | MDPE (پلی اتیلن چگالی متوسط) | UHMWPE (پلی اتیلن فوق سنگین) |
| چگالی (g/cm³) | 0.941 – 0.965 | 0.91 – 0.93 | 0.926 – 0.940 | 0.93 – 0.97 |
| استحکام مکانیکی | بالا | کم | متوسط | بسیار بالا |
| انعطاف پذیری | کم | بسیار بالا | متوسط | متوسط |
| مقاومت به ضربه | متوسط | بالا | بالا | بسیار بالا |
| مقاومت به سایش | بالا | کم | متوسط | بسیار بالا |
| دمای ذوب (°C) | 130 – 140 | 105 – 115 | 125 – 130 | 130 – 136 |
| مقاومت به مواد شیمیایی | بسیار بالا | متوسط | بالا | فوق‌العاده بالا |
| مقاومت در برابر رطوبت | بسیار بالا | بالا | بالا | بسیار بالا |
به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد HDPE، این پلیمر در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. مهم‌ترین کاربردهای آن شامل موارد زیر است:
HDPE به دلیل مقاومت بالا در برابر فشار، ضربه و مواد شیمیایی، بهترین گزینه برای تولید لوله‌های آب، گاز، فاضلاب و صنایع پتروشیمی محسوب می‌شود.
بطری‌های شیر، روغن، مواد شوینده و دیگر مایعات اغلب از پلی اتیلن سنگین ساخته می‌شوند، زیرا این ماده در برابر ضربه و ترک‌خوردگی مقاوم است.
HDPE به دلیل مقاومت شیمیایی بالا در ساخت مخازن نگهداری اسیدها، مواد قلیایی و سوخت‌ها به‌کار می‌رود.
در تولید پالت‌های پلاستیکی، جعبه‌ها، قطعات خودرو، پوشش‌های مقاوم در برابر سایش و سیستم‌های مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
HDPE در تولید کابل‌ها، روکش سیم‌ها و تجهیزات الکتریکی به کار می‌رود، زیرا عایق بسیار خوبی در برابر جریان الکتریکی است.
دمای ذوب پلی اتیلن سنگین معمولاً در بازه 130 تا 140 درجه سانتی‌گراد قرار دارد. این مقدار بالاتر از دمای ذوب پلی اتیلن سبک (LDPE) و پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE) است، که باعث می‌شود HDPE در برابر حرارت و فشارهای بالا مقاوم‌تر باشد.
دمای بالا می‌تواند تأثیرات مختلفی روی ساختار و عملکرد HDPE داشته باشد:
مقایسه دمای ذوب پلی اتیلن سنگین با سایر انواع پلی اتیلن را در قالب جدول زیر برای شما ارائه کردیم:
| نوع پلی اتیلن | دمای ذوب (°C) |
| LDPE (پلی اتیلن سبک) | 105 – 115 |
| MDPE (پلی اتیلن با چگالی متوسط) | 125 – 130 |
| HDPE (پلی اتیلن سنگین) | 130 – 140 |
| UHMWPE (پلی اتیلن فوق سنگین) | 130 – 136 |
نتیجه‌گیری: HDPE دارای دمای ذوب بالاتر از LDPE و MDPE است که نشان‌دهنده مقاومت حرارتی بهتر آن می‌باشد. اما UHMWPE با وجود اینکه در همین محدوده دمایی ذوب می‌شود، به دلیل زنجیره‌های مولکولی بلندتر، مقاومت بیشتری در برابر دماهای بالا و سایش دارد.
پلی اتیلن به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. از صنعت بسته‌بندی گرفته تا ساخت لوله‌های انتقال سیالات، تجهیزات پزشکی و حتی لوازم خانگی، این ماده یکی از مهم‌ترین پلیمرهای مصرفی در جهان محسوب می‌شود.
الف) تجهیزات پزشکی: پلی اتیلن به دلیل استحکام و مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی و استریل‌پذیری، در تولید لوازم پزشکی مانند سرنگ‌ها، لوله‌های انتقال خون، پروتزهای پزشکی، بسته‌بندی‌های استریل و تجهیزات جراحی استفاده می‌شود.
ب) استفاده در بسته‌بندی داروها: بطری‌های دارویی، سرنگ‌ها و بسته‌بندی‌های مقاوم به نفوذ رطوبت و آلودگی از پلی اتیلن ساخته می‌شوند که ایمنی و ماندگاری بالایی را برای داروها تضمین می‌کند.
قیمت پلی اتیلن به عوامل متعددی بستگی دارد و به دلیل وابستگی به نفت و گاز، نوسانات زیادی را تجربه می‌کند. در ادامه مهم‌ترین عوامل موثر بر قیمت پلی اتیلن و روند تغییرات آن بررسی می‌شود.
عوامل موثر بر قیمت پلی اتیلن، عبارتند از:
نوع پلی اتیلن (سبک، سنگین، متوسط یا فوق سنگین) تأثیر مستقیم بر قیمت آن دارد. به عنوان مثال، پلی اتیلن فوق سنگین (UHMWPE) به دلیل خواص ویژه مکانیکی و مقاومتی، قیمت بالاتری نسبت به پلی اتیلن سبک (LDPE) دارد.
از آنجایی که پلی اتیلن از مشتقات نفت و گاز طبیعی تولید می‌شود، تغییرات قیمت نفت و گاز تأثیر زیادی بر هزینه تولید و در نتیجه قیمت نهایی آن دارد. افزایش قیمت نفت معمولاً منجر به افزایش قیمت پلی اتیلن می‌شود.
عوامل دیگری مانند هزینه انرژی، تجهیزات تولیدی، میزان تقاضا و هزینه‌های حمل و نقل نیز در تعیین قیمت پلی اتیلن نقش دارند. کشورهای دارای منابع نفتی و پالایشگاه‌های بزرگ معمولاً قیمت تمام‌شده کمتری برای پلی اتیلن دارند.
جدول مقایسه قیمت انواع پلی اتیلن؛ به صورت خلاصه اطلاعات سودمندی در اختیار شما قرار می دهد:
| نوع پلی اتیلن | محدوده قیمت (نسبی) |
| LDPE (پلی اتیلن سبک) | ارزان‌تر از HDPE |
| MDPE (پلی اتیلن با چگالی متوسط) | متوسط |
| HDPE (پلی اتیلن سنگین) | گران‌تر از LDPE |
| UHMWPE (پلی اتیلن فوق سنگین) | گران‌ترین نوع |
به طور کلی، پلی اتیلن سبک (LDPE) ارزان‌تر از انواع دیگر است، در حالی که پلی اتیلن فوق سنگین (UHMWPE) به دلیل مقاومت مکانیکی بسیار بالا، قیمت بالاتری دارد.
پلی اتیلن یکی از مهم‌ترین پلیمرهای مورد استفاده در صنایع مختلف است که به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد، کاربرد گسترده‌ای دارد.
نکات کلیدی مقاله که در اینجا آنها را مرور خواهیم کرد:
همچنین درباره آینده پلی اتیلن انتظار می‌رود که با افزایش تولید مواد زیست‌تخریب‌پذیر و توسعه فناوری‌های جدید در تولید پلیمرها، پلی اتیلن همچنان به عنوان یکی از پرمصرف‌ترین مواد در صنایع مختلف باقی بماند.
