پلی اتیلن چیست؟

پلی اتیلن چیست و ضرورت استفاده از آن به چه علت است؟

پیش از پاسخ به این پرسش که “پلی اتیلن چیست؟” قصد داریم مفهوم پلمیرها را یادآوری کنیم. پلمیرها درشت مولکول هایی هستند که چه نوع مصنوعی و چه نوع طبیعی آن ها کاربرد گسترده ای در زندگی روزمره ما دارند. این مواد از مونومرها یا واحدهای سازنده ی یکسان و مشابهی تشکیل شده اند که زنجیروار در کنار یکدیگر قرار گرفته اند.

پلی اتیلن از نفت خام ساخته می شود

با این مقدمه اکنون به پاسخ پرسش “پلی اتیلن چیست؟” برمی گردیم. پلی اتیلن ها در دسته ی پلیمرهای ذکر شده قرار می گیرند. واحدهای منفرد تشکیل دهنده ی این پلیمر، اتیلن ها هستند. اگر چه از نفت خام ماده ی اولیه ی پلی اتیلن را تهیه می کنند اما در تولید آن از مواد دیگری مانند گاز طبیعی نیز استفاده کرده اند. به عبارتی می ‌توان گفت ساختار کلی این پلیمر ترکیبی از نفت خام و گازهای طبیعی است.

خوب است بدانید که این پلیمر از دسته ی گرانوم هاست. بنابراین جهت تولید آن از روش پلیمریزاسیون استفاده می کنند. ممکن است این پرسش برای شما پیش بیاید که آیا پلی اتیلن را می توان یک نوع پلاستیک دانست؟ برای پاسخ به این پرسش اجازه دهید شما را با انواع پلاستیک ها آشنا کنیم. در یک دسته بندی کلی، پلاستیک ها را به دو گروه پلیمرهای ترموخته و ترموپلاستیک ها تقسیم بندی کرده اند.

گروه اول یعنی پلمیرهای ترموخته غیر قابل بازیافت هستند. این در حالی است که گروه دوم قابل بازیافت بوده و از آن ها جهت تولید میز، صندلی، بطری، ظروف مختلف، مخازن سوخت، عایق کابل ها و غیره استفاده می کنند. پلی اتیلن مورد بحث این مقاله نیز در دسته ی دوم یعنی ترموپلاستیک ها قرار می گیرد.

در صنایع جهت تولید ترکیب های مختلف پلاستیکی به صورت خالص از این ماده استفاده می کنند. این ماده یعنی پلی اتیلن به دلیل داشتن خاصیت غیر سمی خود، در صنایع مختلف به ویژه صنایع غذایی کاربرد گسترده ای پیدا کرده است. 

تاریخچه پلی اتیلن و چگونگی کشف آن

تاریخچه کشف پلی اتیلن

جهت شناخت بهتر یک ماده و پاسخ به پرسش “پلی اتیلن چیست؟” توجه به تاریخچه، نحوه ی نامگذاری و شیوه ی استفاده آن در گذشته خالی از لطف نیست. همانطور که می دانید در طول تاریخ بسیاری از مواد پرکاربرد به صورت تصادفی تولید شده اند. این تصادفی بودن می توانست به علت آزمایش چند ماده با یکدیگر جهت رسیدن به نتیجه ای متفاوت اتفاق افتاده باشد. جالب توجه است که مواد تولید شده از این روش ها،  بعدها کاربرد گسترده ای نیز داشتند.

در ادامه ی پاسخ خود به پرسش “پلی اتیلن چیست؟” لازم است خاطر نشان کنیم که این ماده نیز اولین بار به صورت تصادفی سنتز شد. زمانی که یک شیمی دان آلمانی در سال 1898 برای اولین بار ماده ای به نام دی آزومتان را حرارت داد و ایجاد ترکیبی سفید رنگ و مومی شکل را مشاهده کرد. جالب است بدانید که اولین شیوه ی تولید صنعتی این ماده که بعدها پلی اتیلن نامگذاری شد نیز به صورت کاملا تصادفی کشف شد.

به عبارتی پنج سال پس از سنتز اولیه یعنی در سال 1933 دو دانشمند به نام های رینولرگیسون و ازیک ناوست تحت فشار بالا دو ماده ی بنزالدئید و اتیلن را حرارت دادند و موفق به تولید ماده ی مومی پلی اتیلن شدند. این واکنش به این دلیل انجام شده بود که ناخالصی های اکسیژن دار درون دستگاه واکنش، نقش آغازگر پلیمریزاسیون را ایفا کرده بودند.

این موضوع سبب شد تا دو سال بعد یعنی در سال 1935 فردی به نام مایکل پرین تولید پلی اتیلن را توسعه دهد. جالب است بدانید که روش مایکل پرین در سنتز پلی اتیلن در فشار بالا، بعدها یعنی در سال 1939 به روشی بنیادی جهت تولید صنعتی ماده ای به نام LDPE   تبدیل شد.

ساختار این پلیمر شگفت انگیز

ساختار پلی اتیلن

حال که با تاریخچه ی ساخت این ماده آشنا شدید در ادامه ی پاسخ خود به پرسش “پلی اتیلن چیست؟” قصد داریم با جمع بندی از موارد ذکر شده ساختار آن را شرح دهیم. می دانیم که پلی اتیلن ها که آن ها را به عنوان جامدی مومی شکل و غیر فعال نیز می شناسند از پلیمریزاسیون اتیلن ساخته می شوند.

در ساختار مولکول اتیلن پیوندی دوگانه وجود دارد که شاهد شکسته شدن آن در فرآیند پلیمریزاسیون هستیم. پس از شکسته شدن پیوند ذکر شده، پیوند ساده ای میان اتم های کربن موجود در مونومرها برقرار می شود که در نهایت مجموع موارد گفته شده منجر به تولید درشت مولکول پلی اتیلن می شوند.

در صنعت با اعمال تغییراتی کوچک در مولکول این پلیمر، می توانند محصولات متنوعی از آن را تولید کنند. برای مثال با تغییر وضعیت زنجیر در مولکول آن به کمک تبلور قادر به انجام چنین کاری می شوند. از دیگر مواردی که به تولید محصولات متنوع از این پلیمر کمک می کند تغییر طول زنجیر به کمک تغییر در وزن مولکولی آن است. همچنین در صورتی که پیوند شیمیایی موجود میان زنجیرهای مجاور را تغییر دهند قادر به تغییر خواص شاخه های آن شده و در نتیجه محصولی متفاوت را تولید می کنند.

خواص پلی اتیلن ها

همانطور که در بخش ساختار این پلیمر جهت پاسخ به پرسش “پلی اتیلن چیست؟” ذکر کردیم، با تغییر در موارد گفته شده هنگام ساخت این پلیمر،  می توان محصولات متنوعی از آن را تولید کرد. البته باید توجه داشته باشید که همه ی انواع مختلف آن ها دارای خواص شیمیایی مشترکی هستند که از آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. پلی اتیلن ها آب را جذب نمی کنند و از لحاظ پایداری شیمیایی در سطح بالایی قرار دارند.
2. دی اکسید کربن و اکسیژن قدرت نفوذ به میزان بالایی را در این پلیمر دارا هستند. این در حالی است که قدرت نفوذ پذیری بخار آب و گازهای قطبی در آن به مراتب کم تر است.
3. این پلیمرها با شعله ی آبی می سوزند و در انتهای عملیات سوختن، بوی پارافین تولید می شود.
4. چنان چه در برابر نور آفتاب قرار بگیرند، دچار شکستگی می شوند. از این رو جهت محافظت از آن ها بایستی از کربن بلک جهت پایدار نمودن اشعه ی ماوراء بنفش خورشید استفاده شود.
5. خواص شیمیایی این پلیمر شباهت زیادی با خواص شیمیایی پارافین دارد.

انواع پلی اتیلن های اصلی

پلی اتیلن

در ادامه ی پاسخ مقاله به پرسش “پلی اتیلن چیست؟”، قصد داریم انواع این پلیمرها را معرفی کنیم. خوب است بدانید که پلی اتیلن ها رتبه ی نخست از نظر تولید و مصرف نسبت به سایر پلیمرها را از آن خود کرده اند. در یک دسته بندی کلی انواع این پلیمرها را از دو جنبه مورد بررسی قرار می دهیم. ابتدا انواع پلی اتیلن های اصلی را بشناسید که به شرح زیر هستند:

1. پلی اتیلن سبک یا LDPE: انعطاف پذیری این نوع پلیمرها بالا بوده و به شیوه ی پلیمریزاسیون رادیکالی تولید می شوند. همچنین نیروی بین مولکولی و مقاومت کششی پایینی دارند و قادر به تجزیه توسط میکروارگانی ها نیز هستند.
2. پلی اتیلن سنگین یا HDPE: سنتز این نوع پلیمر به شیوه ی پلیمریزاسیون و به کمک کاتالیزور زیگلر صورت می گیرد. نیروی بین مولکولی و مقاومت کششی در این نوع پلیمر بالا بوده و زنجیر آن بدون شاخه است.
3. پلی اتیلن سبک خطی یا LLDPE

انواع این پلیمر از نظر مقدار چگالی

پلی اتیلن

در ادامه ی مقاله ی “پلی اتیلن چیست؟”  با دسته بندی دیگری از پلی اتیلن ها آشنا خواهید شد. معیار این دسته بندی براساس مقدار چگالی انواع مختلف پلی اتیلن ها بوده که به شرح زیر است:

1. پلی اتیلن با دانسیته بالا یا HDPE
2. پلی اتیلن های متوسط یا MDPE
3. پلی اتیلن های سبک با دانسیته پایین یا LDPE
4. پلی اتیلن های سبک خطی یا LLDPE
5. پلی اتیلن های خیلی سبک یا VLDPE
6. پلی اتیلن با اتصالات عرضی یا XLPE یا PEX
7. پلی اتیلن با وزن مولکولی خیلی زیاد یا UHMWPE

کاربرد و مزایای پلی اتیلن

کاربرد پلی اتیلن چیست؟

در انتهای مقاله ی “پلی اتیلن چیست؟” یادآور می شویم که این پلمیرها کاربرد گسترده ای در زندگی روزمره و صنعت دارند. از این کاربردها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. در اکثر موارد از پلی اتیلن با دانسیته بالا در ساخت کلیه ی مخازن پلی اتیلنی، انواع مختلف لوله های پلی اتیلنی و حتی اتصالات مربوط به آن ها استفاده می کنند. از دیگر موارد استفاده از این پلیمر می توان به تولید جعبه های حمل و نقل، قطعات پلاستیکی، کیسه های بسته بندی و غیره اشاره کرد.
2. در ساخت ورق های پلمیری، کیسه های پلاستیکی، فیلم های مربوط به بسته بندی مواد و غیره نیز از پلی اتیلن سبک استفاده می شود.
3. جهت تولید پوشش های محافظتی سطوح فلزی، تولید کلیه ی لوله ها و اتصالات مربوط به آبرسانی تحت فشار نیز از پلی اتیلن متوسط استفاده می شود.
4. در تولید روکش های مربوط به مخابرات از جمله کابل های برق، کلیه ی قطعات پلاستیکی و پوشش ها نیز از پلی اتیلن خطی با چگالی کم استفاده می شود.
5. جهت تولید البسه مخصوص، کلیه ی پوشش های ضد گلوله و قطعات به خصوصی از ماشین آلات صنعتی از پلی اتیلن هایی استفاده می کنند که وزن مولکولی بالایی دارند.
6. از دیگر کاربردهای این پلیمر می توان به ساخت بعضی از قطعات داخلی خودرو، ساخت لوازم خانگی، اسباب بازی، ابزارآلات پلاستیکی مورد استفاده در پزشکی و غیره نیز اشاره کرد.