پلی اتیلن Polyethylene

پلی اتیلن Polyethylene

پلی اتیلن یا پلی اتن یکی از ساده ترین و ارزان ترین پلیمرها است. پلی اتیلن جامدی مومی و غیر فعال است. این ماده از پلیمریزاسیون اتیلن به دست می آید و به طور خلاصه به صورت PE نشان داده می شود. مولکول اتیلن  دارای یک بند دو گانه C=C است. در فرایند پلیمریزاسیون بند دو گانه هر یک از مونومرها شکسته شده و به جای آن پیوند ساده ای بین اتم های کربن مونومرها ایجاد می شود و محصول ایجاد شده یک درشت مولکول است.

پلی اتیلن

تاریخچه تولید پلی اتیلن:
پلی اتیلن اولین بار به طور اتفاقی توسط شیمیدان آلمانی “Hans Von Pechmanv” سنتز شد. او در سال 1898 هنگام حرارت دادن دی آزومتان، ترکیب مومی شکل سفیدی را سنتز کرد که بعدها پلی اتیلن نام گرفت. اولین روش سنتز صنعتی پلی اتیلن به طور تصادفی توسط “ازیک ناوست” و “رینولرگیسون” (از شیمیدان های ICI) در 1933 کشف شد. این دو دانشمند با حرارت دادن مخلوط اتیلن و بنزالدئید در فشار بالا، ماده ای موم مانند به دست آوردند.

علت این واکنش وجود ناخالصی های اکسیژن دار در دستگاه های مورد استفاده بود که به عنوان ماده آغازگر پلیمریزاسیون عمل کرده بود. در سال 1935 “مایکل پرین” یکی دیگر از دانشمندهای ICI این روش را توسعه داد و تحت فشار بالا پلی اتیلن را سنتز کرد که این روش اساسی برای تولید صنعتی LDPE در سال 1939 شد.

استفاده از انواع کاتالیزورها در سنتز پلی اتیلن 
اتفاق مهم در سنتز پلی اتیلن، کشف چندین کاتالیزور جدید بود که پلیمریزاسیون اتیلن را در دما و فشار ملایم تری نسبت به روش های دیگر امکان پذیر می کرد. اولین کاتالیزور کشف شده در این زمینه، تری اکسید کروم بود که در 1951، “روبرت بانکس” و “جان هوسن” در شرکت فیلیپس تپرولیوم آن را کشف کردند. در 1953، “کارل زیگلر” شیمیدان آلمانی سیستم های کاتالیزور شامل هالیدهای تیتان و ترکیبات آلی آلومینیوم دار را توسعه داد.

این کاتالیزورها در شرایط ملایم تری نسبت به کاتالیزورهای فیلیپس قابل استفاده بودند و همچنین پلی اتیلن یک آرایش (با ساختار منظم) تولید می کردند. سومین نوع سیستم کاتالیزوری استفاده از ترکیبات متالوسن بود که در سال 1976 در آلمان توسط “والتر کامینیکی” و “هانس ژوژسین” تولید شد. کاتالیزورهای زیگلر و متالوسن از لحاظ کارکرد بسیار انعطاف پذیر هستند و در فرایند کوپلیمریزاسیون اتیلن با سایر اولفین ها که اساس تولید پلیمرهای مهمی مثل VLDPE و LLDPE و MDPE هستند، مورد استفاده قرار می گیرند.

اخیرا کاتالیزوری از خانواده متالوین ها با قابلیت استفاده بالا برای پلیمریزاسیون پلی اتیلن به نام زیرکونوسن دی کلرید ساخته شده است که امکان تولید پلیمر با ساختار بلوری (تک آرایش) بالا را می دهد. همچنین نوع دیگری از کاتالیزورها به نام کمپلکس ایمینوفتالات با فلزات گروه ششم مورد توجه قرار گرفته است که کارکرد بالاتری نسبت به متالوسن ها نشان می دهند.

انواع پلی اتیلن 
طبقه بندی پلی اتیلن ها بر اساس چگالی آنها صورت می گیرد که در مقدار چگالی، اندازه زنجیر پلیمری و نوع و تعداد شاخه های موجود در زنجیر دخالت دارد.

پلی اتیلن با چگالی بالا HDPE
پلی اتیلن با چگالی بالا HDPE

HDPE یا High Density polyethylene (پلی اتیلن با چگالی بالا) 
این پلی اتیلن دارای زنجیر پلیمری بدون شاخه است بنابراین نیروی بین مولکولی در زنجیرها بالا و استحکام کششی آن بیشتر از بقیه پلی اتیلن ها است. شرایط واکنش و نوع کاتالیزور مورد استفاده در تولید پلی اتیلن HDPE موثر است. برای تولید پلی اتیلن بدون شاخه معمولا از روش پلیمریزاسیون با کاتالیزور زیگلر- ناتا استفاده می شود.

پلی اتیلن با چگالی پایین LDPE
پلی اتیلن با چگالی پایین LDPE

LDPE یا Low Density polyethylene (پلی اتیلن با چگالی پایین) 
این پلی اتیلن دارای زنجیری شاخه دار است بنابراین زنجیرهای LDPE نمی توانند به خوبی با یکدیگر پیوند برقرار کنند و دارای نیروی بین مولکولی ضعیف و استحکام کششی کمتری است. این نوع پلی اتیلن معمولا با روش پلیمریزاسیون رادیکالی تولید می شود. از خصوصیات این پلیمر، انعطاف پذیری و امکان تجزیه به وسیله میکرو ارگانیسم ها است.

LLDPE
استفاده از LLDPE به عنوان روکش مواد غذایی

LLDPE  یا Linear Low Density polyethylene (پلی اتیلن خطی با چگالی پایین) 
این پلی اتیلن یک پلیمر خطی با تعدادی شاخه های کوتاه است و معمولا از کوپلیمریزاسیون اتیلن با آلکن های بلند زنجیر ایجاد می شود.

MDPE یا  Medium Density polyethylene
پلی اتیلن با چگالی متوسط است.

لوله های پلی اتیلن MDPE
لوله های آبرسانی MDPE

کاربرد های پلی اتیلن:
پلی اتیلن کاربرد فراوانی در تولید انواع لوازم پلاستیکی مورد استفاده در آشپزخانه و صنایع غذایی دارد. از LDPE در تولید ظروف پلاستیکی سبک و همچنین کیسه های پلاستیکی استفاده می شود. HDPE، در تولید ظروف شیر و مایعات و انواع وسایل پلاستیکی آشپزخانه کاربرد دارد. در تولید لوله های پلاستیکی و اتصالات لوله کشی معمولا از MDPE استفاده می کنند.

LLDPE به دلیل بالا بودن میزان انعطاف پذیری در تهیه انواع وسایل پلاستیکی انعطاف پذیر مانند لوله هایی با قابلیت خم شدن کاربرد دارد. اخیرا پژوهش های فراوانی در تولید پلی اتیلن هایی با زنجیر بلند و دارای شاخه های کوتاه انجام شده است. این پلی اتیلن ها در اصل HDPE با تعدادی شاخه های جانبی هستند. این پلی اتیلن های ترکیبی، استحکام HDPE و انعطاف پذیری LDPE را دارند.

درباره نویسنده :