پلی اتیلن؛ یکی از پرمصرف‌ترین پلاستیک‌های دنیا!

در این مقاله قرار است با یکی از پرمصرف‌ترین و رایج‌ترین انواع پلاستیک‌های دنیا آشنا شویم و ویژگی‌ها و کاربرد آن را به طور کامل معرفی کنیم. 
 

پلی اتیلن (Polyethylene) چیست؟

پلی اتیلن جزء پلیمرهای گرمانرم است که بیشتر برای ساخت ترکیبات پلاستیکی استفاده می‌شود. كلمه پليمر از دو كلمه يونانى (پلى) به معناى چند و (مر) به معناى واحد و يا قسمت بوجود آمده است. پلی اتیلن از جمله انواع رایج پلیمر محسوب می‌شود که سبک و در عین حال مقاوم بوده و ساختارهای کریستالی متفاوتی دارد. ضمنا Polyethylene به عنوان یک پلیمر چند منظوره و گسترده الاستومریک در بسیاری از صنایع مانند بسته‌بندی، لوله‌ها، خودروسازی، لوازم خانگی و غیره استفاده می‌شود. اکنون می‌خواهیم با ساختار این پلیمر پرمصرف بیشتر آشنا شویم.
 

پلی اتیلن چه ساختاری دارد؟

این پیلمر یکی از قدرتمندترین و پرکاربردترین پلاستیک‌ها در جهان است. متریال اولیه آن از نفت خام بوجود می‌آید و سپس از بیزایده راکتیو پلیمریزاسیون استات، زیر کاتالیزهای مختلف ساخته می‌شود. پلی اتیلن به صورت یک الماس بلورین، سفید یا بلور رنگی، شفاف، شل، بدون بو به حساسیت دمای بالا و خواص الکتریکی متوسط است. 

مونومرهای اتیلن با پلیمریزاسیون و متصل شدن به یکدیگر، پلی اتیلن را به وجود می‌آورند. ساختار این ماده به شکل زیر است:

مطابق شکل، مونومرهای اتیلن به صورت زنجیره‌ای در کنار یکدیگر قرار گرفته و مولکول‌های بزرگ پلیمری را ایجاد می‌کنند. محصول نهایی که پلی اتیلن است با گریدهای PE80، PE63 و PE100 در بازار جهانی موجود می‌باشد. این محصولات برای تولید انواع پلاستیک و محصولات متنوع استفاده می‌شوند.
 

انواع پلی اتیلن

به صورت کلی، پلی اتیلن برحسب چگالی و نحوه تهیه‌اش به سه دسته تقسیم می‌شود: 
 

پلی اتیلن پرتانسیتی High-Density Polyethylene یا HDPE: 

این نوع پلی اتیلن دارای چگالی بالا و خواص مکانیکی برتر است. پلی اتیلن سنگین یا با دانسیته بالا، دارای ساختار خطی با درجه شاخه‌ای پایین است که قیمت مقرون به صرفه‌ای هم دارد. عمدتاً برای تولید لوله‌های پلاستیکی، انرژی خورشیدی، بطری‌های و ظروف شیر و کیسه‌های زباله استفاده می‌شود. دمای پلیمریزاسیون این ماده تقریبا 300 درجه است که به نسبت سایر پلی اتیلن‌ها پایین‌تر می‌باشد. High-Density Polyethylene به دو روش فاز گازی و دوغابی ساخته می‌شود.
 

مزایای پلی اتیلن پرتانسیتی:

• استحکام کششی بالا

• مقاومت عالی در برابر اکثر حلال‌های شیمیایی

• ​مقاومت عالی در برابر الکل ها

• مقاومت پایین در برابر هیدروکربن‌ها

• عایق در برابر نیروهای الکتریکی

• نقطه ذوب 120 -140 سانتیگراد

• چگالی یا دانسیته 0/970 - 0/940 گرم بر سانتیمتر مکعب​

   

معایب پلی اتیلن سنگین: 

• از پلی پروپیلن سفتی کمتری دارد.

• مقاومت آن به UV ضعیف است. 

• مقاومت پایینی در برابر حرارت دارد.

• مستعد به ترک خوردگی است. 

 

پلی اتیلن کم چگالی Low-Density Polyethylene یا LDPE:

این نوع پلیمر، دارای چگالی کمتر و مقاومت مکانیکی ضعیف‌تر نسبت به HDPE است. پلی اتیلن LDPE در واقع پلیمری نیمه سخت و نیمه شفاف که شاخه‌های جانبی بیشتری نسبت به HDPE دارد. استفاده‌های معمول آن شامل لوله‌های نرم، بطری‌های پلاستیکی، بسته‌بندی فیلم، مواد اولیه برای صنعت فشار دادگی و تزریق پلاستیک می‌باشد. برای تولید این ماده، از دو روش راکتور لوله‌ای یا اتوکلاو استفاده می‌شود. 

 

خواص پلی اتیلن با دانسیته پایین:

• فرآیند پذیری خوب و بالا

• مقاومت بالا در برابر ضربه در دماهای پایین

• مقاومت خوب به شرایط آب و هوایی

• جذب آب بسیار پایین

• مقاومت بالا در برابر اسیدها و الکل‌ها

• نقطه ذوب 115 - 105 درجه سانتیگراد

• دانسیته 0/910 - 0/940 گرم بر سانتیمتر مکعب

   

معایب پلی اتلین LDPE:

• استحکام و سفتی پایین 

• نفوذ گاز و کربن دی اکسید بالا

• مقاومت پایین به UV

• قابلیت اشتعال بالا

   

پلی اتیلن خطی با دانسیته پایین Low-Density Linear Polyethylene یا LLDPE:

این ماده دارای چگالی کمتر، وزن مولکولی بالاتر و استحکام مکانیکی بهتر نسبت به پلی اتیلن با دانسیته پایین یا LDPE است. تفاوت اصلی بین LLDPE و LDPE در ساختار مولکولی و توزیع نقاط آغازین branch points در زنجیره پلیمری آنهاست.

پلی اتیلن خطی با دانسیته پایین عموماً به دلیل ویژگی‌های خاصی که دارد، در صنایعی مورد استفاده قرار می‌گیرد که محصولات آنها باید ویژگی‌هایی نظیر انعطاف‌پذیری، مقاومت شیمیایی و براق بودن داشته باشند. استفاده از این پلیمر در بسته‌بندی مواد غذایی، عرضه محصولات شیمیایی و لاستیک‌های نرم و انعطاف‌پذیر بسیار معمول است. همچنین، این نوع پلی اتیلن در صنعت کشاورزی برای بسته‌بندی و حمل و نقل محصولات کشاورزی یا سازماندهی سیستم‌های آبیاری نیز استفاده می‌شود.

 

خواص پلی اتیلن LLDPE:

• مقاومت بالا در برابر ضربه، ترک خوردگی و نفوذ بخار آب

• مقاومت شیمیایی بالا

• مقاومت عالی نسبت به بافرهای قوی و ضعیف

• انعطاف پذیری بالا در برابر ضربه‌های قوی

 

کاربرد پلیمر LLDPE:

پلیمر LLDPE به دلیل خواص متعدد و مقاومت در برابر اثرات زیست محیطی، در صنایع زیر به کار برده می‌شوند:

• بسته‌بندی

• خودروسازی

• لوازم خانگی

• لوازم بهداشتی

• لوازم برقی و الکترونیکی

• لوله‌ها و لنگه‌ها

• صنعت کشاورزی

• و ...

 

خصوصیات پلی اتیلن

پلی اتیلن Polyethylene به عنوان یکی از پرکاربردترین پلاستیک‌ها، ویژگی‌های متعددی دارد. برخی از ویژگی‌های مهم پلی اتیلن عبارتند از:

1. انعطاف‌پذیری: Polyethylene از جمله پلاستیک‌های انعطاف‌پذیر است و قابلیت خمش و کشش دارد. این ویژگی باعث می‌شود که پلی اتیلن در صنایعی مانند بسته‌بندی، لوله‌ها و صنایع خودروسازی که محصولات تولیدی آنها می‌بایست  انعطاف‌پذیر باشد، به طور رایج به کار برود. 

2. مقاومت شیمیایی: این ماده مقاومت خوبی در برابر بسیاری از مواد شیمیایی دارد. این ویژگی آن را به یک ماده مناسب برای مواد غذایی، صنایع شیمیایی، کشاورزی و محیط زیست می‌کند.

3. مقاومت در برابر رطوبت و آب: این پلیمر ضد آب بوده و تحت تأثیر رطوبت و آب تغییر حجم و رنگ کمتری دارد. این ویژگی آن را برای استفاده‌های بیرونی، بسته‌بندی و برخی از صنایع آبیاری مناسب می‌سازد.

4. عایق برق و حرارت: پلی اتیلن دارای خواص عایق برقی و حرارتی قوی است. این ویژگی، این ماده را برای به کارگیری در سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی مناسب می‌سازد.

5. قابلیت بازیافت: یکی از مزیت‌های این ماده این است که قابلیت چندین بار بازیافت دارد. این ویژگی آن را به یک ماده پایدار محیط زیست تبدیل می‌کند. 

6. سهولت پردازش: Polyethylene به سادگی قابلیت پردازش در روش‌های مختلف مانند ریخته‌گری، تزریق پلاستیک و صفحه‌ای شدن را داراست. این ویژگی آن را به یک ماده قابل توسعه در طراحی و تولید محصولات می‌کند.

توجه داشته باشید که ویژگی‌های دقیق Polyethylene ممکن است بسته به نوع (یعنی HDPE، LDPE، LLDPE و غیره) و روش تولید متفاوت باشد.
 

عناصر سازنده پلی اتیلن

Polyethylene با پلیمریزاسیون مونومرهای اتیلن به وجود می‌آید. در واقع اتیلن، متریال و ماده اولیه‌ای است که با استفاده از آن، پلی اتیلن ساخته می‌شود. عناصر سازنده این پلیمر به شرح زیر هستند:
 

• اتیلن: این عنصر یک هیدروکربن اشباع شده است که شامل دو اتم کربن و چهار اتم هیدروژن می‌باشد. فرمول شیمیایی اتیلن به صورت CH2=CH2 نشان داده می‌شود. 

• کاتالیزور: برای پلیمریزاسیون اتیلن، از کاتالیزورهای مختلف به ویژه کتون‌ها، آلومینیوم اکسید و سایر ترکیبات آلومینیوم استفاده می‌شود. این کاتالیزورها نقش کلیدی در فرآیند اصلی تشکیل پلیمر پلی اتیلن را ایفا می‌کنند.

• ماده پخته‌کننده: برای اعمال حرارت بالا به محیط و فرم دهیدن پلیمر، ماده‌ای معمولاً از گروه پراکسیدها یا فتالات استفاده می‌شود. این ماده پخته‌کننده به عنوان یک نهاده کمکی به فرآیند پلیمریزاسیون اتیلن کمک می‌کند.

• ماده پایدارکننده: به منظور جلوگیری از آلودگی و تغییر ویژگی‌های پلیمر، مواد پایدارکننده مانند آنتی‌اکسیدان‌ها و آنتی‌استات‌ها اضافه می‌شوند. این مواد باعث افزایش عمر مفید و کارایی Polyethylene می‌شوند.

​در فرآیند پلیمریزاسیون، این عناصر با هم تعامل می‌کنند تا پلیمر پلی اتیلن تشکیل شود.

کد بازیافت

کد بازیافت برای پلی اتیلن‌ها به دو دسته تقسیم می‌شود:

پلاستیک HDPE: 

پلاستیکی با مقاومت شیمیایی بالا و سفت و سخت است که در معرض نور خورشید یا گرمای شدید یا یخ زدگی تخریب نمی‌شود. بسته بندی مواد با این پلاستیک ایمنی بالایی دارد و در بسیاری از کالاها قابل بازیافت است. بازیافت پلاستیک HDPE برای مصارف ثانویه یک فرآیند، ساده و مقرون به صرفه است و در ساخت محصولات پلاستیکی درجه دوم استفاده می‌شود. از این‌رو، تولید کالاهای ساخته شده از پلی اتیلن چگالی بالا، مقرون به صرفه است. کد بازیافت HDPE کد 2 هست که از بهترین و سالم‌ترین انواع پلاستیک شناخته می‌شود.

پلاستیک LDPE: 

LDPE یک پلاستیک انعطاف پذیر است که کاربردهای زیادی دارد و نسبت به سایر پلاستیک‌ها، ضرر کمتری دارد. سطل زباله، مبلمان، فیلم و ورق از مواردی هستند که پس از بازیافت با استفاده از LDPE ساخته می‌شوند. کد بازیافت این پلاستیک 4 بوده و یکی از پلاستیک‌های کم ضرر شناخته می‌شود.

 

کاربردهای پلی اتیلن

پلی اتیلن به عنوان یکی از مهم‌ترین و گسترده‌ترین نوع پلاستیک‌ها در صنعت، دارای کاربردهای متنوعی است. بعضی از کاربردهای پلی اتیلن شامل موارد زیر می‌شود:

 

بسته‌بندی: پلی اتیلن به دلیل خواص برجسته‌ای مانند خفیف بودن، چاپ پذیری، مقاومت در برابر رطوبت و خاصیت بیولوژیکی نامحلول بودن، برای بسته‌بندی محصولات در حوزه‌های مختلف به کار می‌رود. از جمله موارد استفاده در این زمینه می‌توان به کیسه‌ها، فیلم‌ها، بطری‌ها و قطعات بسته‌بندی اشاره کرد.

صنایع خودروسازی: پلی اتیلن در صنعت خودروسازی به عنوان یک جزء مهم به کار می‌رود. از جمله کاربردهای آن می‌توان به روکش‌های داخلی خودرو، تزئینات، لنت‌های ترمز و قطعات صنایع جانبی اشاره کرد.

لوله کشی:  به علت خواص فیزیکی و شیمیایی خوبی که دارد، پلی اتیلن در ساخت لوله‌های صنعتی کاربرد فراوانی دارد. از جمله کاربردهای آن می‌توان به لوله‌های آب و فاضلاب، لوله‌های گاز، لوله‌های آبیاری و صنایع نفت و گاز اشاره کرد.

مصنوعات: پلی اتیلن برای محصولات مختلف به کار می‌رود. از جمله مصنوعات پلی اتیلن می‌توان به مواد شارژ و پایه در ساخت لوازم خانگی، ظروف آشپزخانه، اسباب بازی، لوازم جانبی الکترونیکی و بسیاری از محصولات پلاستیکی دیگر اشاره کرد.

بسته‌بندی غذا: پلی اتیلن با خواص بالقوه بیولوژیکی و ایمنی غذایی خود، در صنعت بسته‌بندی غذا به کار می‌رود. از جمله کاربردهای آن می‌توان به بطری‌های آب، سبد و کیسه‌های خرید غذا، بسته‌بندی مواد غذایی و فیلم خاکستری پلی اتیلن اشاره کرد.

این تنها چند نمونه از کاربردهای پلی اتیلن هستند و در واقع این پلاستیک با توجه به ویژگی‌هایش و قابلیت‌های زیادی که دارد، در صنایع متنوعی به کار می‌رود.

کلام آخر

در این مقاله همه چیز را درباره پلی اتیلن بیان کردیم و ویژگی‌ها، کاربردها و انواع آن را به طور کامل توضیح دادیم. در کل پلی اتیلن به دلیل ویژگی‌هایی که دارد در بسیاری از صنایع و برای تولید بسیاری از محصولات استفاده می‌شود. در صورتی که هرگونه سوال یا ابهامی دارید، می‌توانید در قسمت کامنت مطرح کنید تا در اسرع وقت به شما پاسخ داده شود یا می‌توانید با کارشناسان مجموعه تماس بگیرید.