پلی اتیلن (PE)، رزین مصنوعی سبک و چند منظوره است که از پلیمریزاسیون اتیلن ساخته میشود. پلی اتیلن یکی از خانواده های مهم رزین ها است. این پلاستیک پرکاربردترین پلاستیک در جهان است که از محصولاتی از بسته بندی مواد غذایی شفاف و کیسه های خرید گرفته تا بطری های مواد شوینده، مخازن سوخت خودرو و بشکه های پلاستیکی از آن ساخته می شود. همچنین می توان آن را به صورت الیاف مصنوعی برش داد یا اصلاح کرد تا خاصیت ارتجاعی یک لاستیک را به خود بگیرد.
اتیلن(C2H4) یک هیدروکربن گازی است که معمولاً در اثر شکستن اتان تولید می شود. اتان از اجزاء اصلی گاز طبیعی است یا می تواند از نفت تقطیر شود. مولکولهای اتیلن اساساً از دو واحد متیلن (CH2) تشکیل شده اند که توسط یک پیوند دوگانه بین اتمهای کربن به یکدیگر متصل شده اند. (ساختاری با فرمول CH2=CH2) تحت تأثیر کاتالیزورهای پلیمریزاسیون، پیوند دوگانه را می توان شکست و پیوند اضافی را برای اتصال به اتم کربن در مولکول اتیلن دیگر استفاده کرد. بنابراین، به عنوان واحد تکراری یک مولکول بزرگ تبدیل میشود.
این ساختار ساده، که هزاران بار در یک مولکول تکرار شده است، کلید خواص پلی اتیلن است. مولکول های بلند و زنجیره ای که در آنها اتم های هیدروژن به ستون فقرات کربن متصل شده‌اند .پلی اتیلن ها میتوانند به شکل خطی یا منشعب تولید شوند. گونه های شاخه ای به عنوان پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) یا خطی با چگالی کم (LLDPE) شناخته می شوند. نسخه های خطی به عنوان پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMWPE) شناخته می شوند.
ترکیب پلی اتیلن اساسی را می توان با گنجاندن عناصر یا گروه های شیمیایی دیگر، مانند مورد کلر و یا گوگرد اصلاح کرد. علاوه بر این، اتیلن را می توان با مونومرهای دیگر مانند وینیل استات یا پروپیلن کوپلیمر کرد. پلیمر با افزودن و ترکیب کردن این موارد خواص ویژه پیدا میکند.
پلی اتیلن با چگالی کم برای اولین بار در سال 1933 در انگلستان توسط طی مطالعاتی در مورد تأثیرات فشارهای بسیار زیاد بر پلیمریزاسیون پلی اتیلن تولید شد. ICI در سال 1937 حق ثبت اختراع را دریافت کرد و تولید تجاری خود را در 1939 آغاز کرد. این پلیمر اولین بار در جنگ جهانی دوم به عنوان عایق برای کابل های رادار استفاده شد.
در سال 1930 کارل شیپ مارول ، شیمیدان آمریکایی ماده ای با چگالی بالا را کشف کردند. اما شرکت نتوانست پتانسیل محصول را تشخیص دهد. این کار به کارل زیگلر از موسسه ماکس پلانک برای تحقیقات زغال سنگ واگذار شد. برای کسب اعتبار برای اختراع HDPE خطی – که زیگلر در 1953 تولید کرد، واکنش را در فشار کم با یک کاتالیزور انجام داد. این فرایند بعداً توسط شیمی دان ایتالیایی جولیو ناتا بهبود یافت و این ترکیبات اکنون به عنوان کاتالیزور زیگلر-ناتا شناخته می شوند. به دلیل این نوآوری، زیگلر در سال 1963 جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد. از آن زمان، با استفاده از کاتالیزورهای مختلف و روش های پلیمریزاسیون، دانشمندان پلی اتیلن با خواص و ساختارهای مختلف تولید کردند. به عنوان مثال ، LLDPE توسط شرکت فیلیپس پترولیوم در سال 1968 معرفی شد.
LDPE از اتیلن گازی تحت فشارهای بسیار زیاد و دمای بالا (حدود 350 درجه سانتیگراد) در حضور اکسیدکننده تهیه میشود. این ماده دارای ساختار پلیمری با شاخه های بلند و کوتاه هستند. از آنجا که شاخه ها مانع از بسته شدن نزدیک مولکول های پلی اتیلن در آرایش های سخت، سفت و بلوری می شوند، LDPE یک ماده بسیار انعطاف پذیر است. نقطه ذوب آن تقریباً 110 درجه سانتی گراد است. کاربردهای اصلی آن کیسه زباله و مواد غذایی، عایق سیم و کابل، اسباب بازی ها و لوازم منزل است. کد بازیافت پلاستیک LDPE شماره 4 است.
LLDPE از نظر ساختاری شبیه LDPE است. با کوپلیمریزاسیون اتیلن با 1-بوتن و مقادیر کمتر 1-هگزن و 1-اوکتن و با استفاده از کاتالیزورهای زیگلر-ناتا ساخته می شود. ساختار حاصله دارای ستون فقرات خطی است، اما دارای شاخه های کوتاه است. این شاخه ها مانند شاخه های بلندتر LDPE از نزدیک شدن زنجیره های پلیمری به یکدیگر جلوگیری می کند. به طور کلی، LLDPE خواص مشابهی با LDPE دارد و برای بازارهای مشابه رقابت می کند. مزیت اصلی LLDPE این است که شرایط پلیمریزاسیون انرژی کمتری مصرف می کند. کد بازیافت پلاستیک LLDPE شماره 4 است.
HDPE در دما و فشارهای پایین، با استفاده از زیگلر-ناتا و کاتالیزورهای متالوسن تولید می شود. فقدان شاخه در ساختار آن به زنجیره های پلیمری اجازه می دهد تا به هم نزدیک شوند. در نتیجه یک ماده متراکم و بسیار کریستالی با استحکام بالا و سفتی متوسط ایجاد می شود. با نقطه ذوب آن بیش از 20 درجه سانتیگراد بالاتر از نقطه ذوب LDPE است. محصولات این پلیمر شامل بطری های قالب گیری شده برای شیر و پاک کننده های خانگی، ظرف های مواد غذایی، سطل تزئینی، درپوش، محفظه لوازم، اسباب بازی و بشکه پلاستیکی است. شماره کد بازیافت پلاستیک HDPE شماره 2 است.
پلی اتیلن خطی را می توان در نسخه های با وزن مولکولی فوق العاده بالا، با وزن مولکولی 3،000،000 تا 6،000،000 واحد اتمی، در مقابل 500،000 واحد اتمی برای HDPE تولید کرد. این پلیمرها می توانند به حالت بلوری بالایی برسند و در نتیجه سفتی زیاد و استحکام کششی چندین برابر فولاد داشت باشند. نخ های ساخته شده از این الیاف در جلیقه های ضد گلوله بافته می‌شوند.
بشکه های پلاستیکی پناد پلاستیک ساخته شده از پلی اتیلن با چگالی بالا هستند. بشکه های تولیدی در عین استحکام بسیار بالا، دارای وزن بهینه شده می باشد. برای آشنایی با محصولات ما به این صفحه مراجعه کنید.
