رزین های پلی اتیلن

رزین های پلی اتیلن (PE) پلیمرهای ترموپلاستیک هستند که به این معنی است که ممکن است با گرما تشکیل شده و بدون از دست دادن ویژگی های ذاتی خود دوباره ذوب شوند.

پلی اتیلن یا پلی اتیلن (به اختصار PE؛ نام IUPAC پلی اتن یا پلی (متیلن)) رایج ترین پلاستیک تولید شده است.

این یک پلیمر است که در درجه اول برای بسته بندی (کیسه های پلاستیکی، فیلم های پلاستیکی، ژئوممبران ها و ظروف از جمله بطری ها و غیره) استفاده می شود.

از سال 2017، سالانه بیش از 100 میلیون تن رزین پلی اتیلن تولید می شود که 34 درصد از کل بازار پلاستیک را تشکیل می دهد.

ترموپلاستیک ها از این نظر با ترموست ها که پس از سخت شدن دستخوش تغییر دائمی می شوند، متفاوت هستند. به همین دلیل ترموپلاستیک ها عموما قابل بازیافت هستند.

جهت اطلاع علاقمندان : سایر گرمانرم ها عبارتند از:

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

اطلاعات مربوط به این ترموپلاستیک ها و سایر گرماسخت ها را می توانید در آرشیو مقالات ما جستجو کنید.

تاریخچه

پلی اتیلن برای اولین بار توسط شیمیدان آلمانی هانس فون پچمن سنتز شد که در سال 1898 در حین بررسی دیازومتان آن را به طور تصادفی تهیه کرد. او ایجاد کرده بود، آنها تشخیص دادند که حاوی زنجیره های طولانی -CH2- است و آن را پلی متیلن نامیدند.

اولین سنتز پلی اتیلن از نظر صنعتی کاربردی (دیازومتان یک ماده به شدت ناپایدار است که عموماً در سنتزهای صنعتی از آن اجتناب می شود).

بار دیگر به طور تصادفی در سال 1933 توسط اریک فاوست و رجینالد گیبسون در کارخانه صنایع شیمیایی امپراتوری (ICI) در نورثویچ انگلستان کشف شد. پس از اعمال فشار بسیار بالا (چند صد اتمسفر) به مخلوطی از اتیلن و بنزآلدئید، دوباره یک ماده مومی سفید و سفید تولید کردند.

از آنجایی که واکنش با آلودگی ردیابی اکسیژن در دستگاه آنها آغاز شده بود، آزمایش در ابتدا برای بازتولید دشوار بود. در سال 1935 بود که شیمیدان دیگر ICI به نام مایکل پرین، این حادثه را به یک سنتز فشار بالا تکرارپذیر برای پلی اتیلن توسعه داد که پایه ای برای تولید پلی اتیلن با چگالی کم صنعتی (LDPE) شد که در سال 1939 آغاز شد.

زیرا مشخص شد که پلی اتیلن دارای مواد بسیار زیادی است. در بریتانیا با شروع جنگ جهانی دوم به حالت تعلیق درآمد، محرمانه بودن آن تحمیل شد، و فرآیند جدید برای تولید عایق برای کابل های کواکسیال UHF و SHF مجموعه های رادار مورد استفاده قرار گرفت.

در طول جنگ جهانی دوم، تحقیقات بیشتری در مورد فرآیند ICI انجام شد و در سال 1944، DuPont در Sabine River، تگزاس، و Union Carbide Corporation در چارلستون جنوبی، ویرجینیای غربی، تولید تجاری در مقیاس بزرگ را تحت مجوز ICI آغاز کردند.

خواص

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

چگالی کم (LDPE)، چگالی بالا (HDPE) و وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMW-PE).

خواص این سه گروه

از LDPE برای ساخت کیسه های خرید پلاستیکی استفاده می شود.

HDPE، برای لوله های تخلیه؛ و UHMW-PE برای دستگاه های پزشکی. به طور کلی، هر چه چگالی ماده بیشتر باشد، ساختار آن کریستالی تر است. ساختارهای کریستالی بالاتر دمای سرویس بالاتری دارند.

LDPE بهتر است به عنوان استحکام کم اما بسیار انعطاف پذیر توصیف شود، بنابراین به آن اجازه می دهد بدون شکستگی کشیده شود. برای انواع کاربردهای بسته بندی از بطری های فشرده گرفته تا فیلم آب بندی محبوب است.

HDPE استحکام بالاتری دارد اما شکل پذیری کمتری دارد و برای محصولاتی که باید شکل خود را حفظ کنند مانند سطل زباله مفید است.

HDPE در دمای -60 درجه سانتیگراد قابل استفاده است.

UHMW-PE بسیار قوی است، با نسبت استحکام به وزن نزدیک به برخی از فولادها. با داشتن مقاومت بالا در برابر سایش، برای کاربردهای خاص مانند پیچ های زمان بندی و چرخ ستاره های ماشین های بطری، لنت ها و اتصالات مصنوعی و غیره مناسب است.

مانند بسیاری از ترموپلاستیک ها، رزین های پلی اتیلن به راحتی رطوبت را جذب می کنند.

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. تامین‌کنندگان می‌توانند فرمول را برای افزایش استحکام پارگی، شفافیت، شکل‌پذیری، قابلیت چاپ و غیره تنظیم کنند تا متناسب با کاربرد مورد نیاز باشد.

کاربردها

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

یکی از کاربردهای رایج HDPE، پارچ های شیر و آب است. هم LDPE و هم HDPE را می توان ترموفرم، دمشی، تزریقی و غیره کرد.

ماشین های پلی اتیلن به راحتی انجام می شود و اغلب به عنوان جایگزینی برای قطعات فلزی استفاده می شود.

اغلب در اجزای ماشینی که در آن سایش زیاد وجود دارد مانند ریل های راهنما برای تجهیزات انتقال استفاده می شود.

سایر کاربردهای معمولی عبارتند از: اشکال رایج از جمله ورق، گرد و میله موجود است. در حوزه چاپ سه بعدی، کارهای کمی با پلی اتیلن انجام شده است – وقتی پلی اتیلن به عنوان ماده تولید در نظر گرفته می شود، هر نمونه سازی سریع مورد نیاز معمولا با استفاده از ABS انجام می شود.

با ضرایب انبساط نزدیک به ده برابر فولادها، پلیمرها، به طور کلی، به تکنیک های خاصی در ماشینکاری نیاز دارند، به ویژه هنگامی که صحبت از نگه داشتن تلرانس های نزدیک به میان می آید. پلی اتیلن نیز از این قاعده مستثنی نیست.

ورق های پلی اتیلن در صنعت ساخت و ساز رایج است که در آن برای موانع رطوبت، به عنوان پارچه های قطره ای و غیره استفاده می شود.

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 که شکل پذیری بیشتر LDPE و صلبیت بالاتر HDPE را نشان می دهد.

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