پلی اتیلن چیست ؟



پلی اتیلن یا پلی اتن یکی از ساده‌ترین و ارزانترین پلیمرها است. پلی اتیلن جامدی مومی و غیر فعال است. این ماده از پلیمریزاسیون اتیلن به‌دست می‌آید و به طور خلاصه به صورت PE نشان داده می‌شود.مولکول اتیلن ( C۲H۴ ) دارای یک بند دو گانه C=C است. در فرایند پلیمریزاسیون باند دو گانه هر یک از مونومرها شکسته شده و بجای آن پیوند ساده‌ای بین اتم‌های کربن مونومرها ایجاد می‌شود و محصول ایجاد شده یک درشت ‌مولکول است.

تاریخچه تولید پلی اتیلن

پلی اتیلن اولین بار به طور اتفاقی توسط شیمیدان آلمانی «HansVon Pechmanv» سنتز شد. او در سال ۱۸۹۸ 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 شیمیدان‌های ICI ) در ۱۹۳۳ کشف شد. این دو دانشمند با حرارت دادن مخلوط اتیلن و بنزالدیید در فشار بالا، ماده‌ای موم‌مانند به‌دست آوردند. علت این واکنش وجود ناخالصی‌های اکسیژن‌دار در دستگاه‌های مورد استفاده بود که بعنوان ماده آغازگر پلیمریزاسیون عمل کرده بود. در سال ۱۹۳۵ «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 ۱۹۳۹ 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 ملایم‌تری نسبت به روش‌های دیگر امکان‌پذیر می‌کرد. اولین کاتالیزور کشف شده در این زمینه تری اکسید کروم بود که در ۱۹۵۱ ، «روبرت بانکس» و «جان هوسن» در شرکت فیلیپس تپرولیوم آنرا کشف کردند. در ۱۹۵۳، “کارل زیگلر” شیمیدان آلمانی سیستم‌های کاتالیزور شامل هالیدهای تیتان و ترکیبات آلی آلومینیوم‌دار را توسعه داد. این کاتالیزورها در شرایط ملایم‌تری نسبت به کاتالیزورهای فیلیپس قابل استفاده بودند و همچنین پلی اتیلن یک آرایش (با ساختار منظم) تولید می‌کردند. سومین نوع سیستم کاتالیزوری استفاده از ترکیبات متالوسن بود که در سال ۱۹۷۶ در آلمان توسط «والتر کامینیکی» و «هانس ژوژسین» تولید شد.

کاتالیزورهای زیگلر و متالوسن از لحاظ کارکرد بسیار انعطاف‌پذیر هستند و در فرایند کوپلیمریزاسیون اتیلن با سایر اولفین‌ها که اساس تولید پلیمرهای مهمی مثل VLDPE و LLDPE و MDPE هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اخیرا کاتالیزوری از خانواده متالوین‌ها 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 می‌دهد. همچنین نوع دیگری از کاتالیزورها به نام کمپلکس ایمینوفتالات با فلزات گروه ششم مورد توجه قرار گرفته است که کارکرد بالاتری نسبت به متالوسن‌ها نشان می‌دهند.

تاریخچه پلی اتیلن

کلمه پلیمر از کلمه یونانى( پلى ) به معناى چند و ( مر ) به معناى واحد و یا قسمت بوجود آمده است. پلیمرها را اشتباها رزین ، الاستومر و پلاستیک نیز مى‌نامند. در حالى که پلاستیک تنها یک صفت است که براى مواردى به کار مى رود که قابلیت تغییر شکل بر اثر فشار را دارا هستند و اغلب اشتباها به عنوان یک کلمه اصلى براى صنایع پلاستیک و تولیدات آن به کار مى رود. اولین بار کلمه پلیمر توسط شیمى دانى به نام رنالت در سال ۱۸۳۵، به کار رفت و اولین کاربرد تجارى مواد پلیمرى در سال ۱۸۳۴ با کشف کایوچو آغاز شد.

لکن اولین پلاستیک مصنوعى با نام نیترات سلولز در سال ۱۸۶۲ کشف و در سال ۱۸۶۸ وارد بازار شد. نایلون در سال ۱۹۳۸، پلى اتیلن در سال ۱۹۴۲، پلى پروپیلن در سال ۱۹۵۷،پلى بوتیلن درسال ۱۹۷۴و پلیمرهاى کریستال مایع براى ساخت اجزاى الکترونیکى در سال ۱۹۸۵رایج گردیدند. پلیمرها به سه نوع پلیمرهاى طبیعى ، طبیعى اصلاح شده و مصنوعى تقسیم مى شوند. اولین پلاستیک‌هاى صنعتى مدرن حدود ۱۰۰ سال پیش رواج یافتند ولى در سال‌های اخیر رشد فزاینده و گوناگونى در صنایع به وقوع پیوست.

حدود ۶۰ پلیمر بسیار مهم تاکنون به بازار عرضه شده که مشتقات آن‌ها به بیش از ۲۰۰۰ مورد مى رسد و کماکان در حال افزایش است. پلى‌اولفینها پلیمرهاى گرما نرم با خواص تقریبا مشابه و فرمولاسیون نزدیک به هم هستند که انواع معروف آن‌ها پلى اتیلن‌ها، پلی پروپیلن‌ها و پلى بوتیلن ها مى‌باشندکه درصنایع لوله، کاربرد فراوانترى دارند.

بررسی انواع مختلف پلی اتیلن ها و مزایای آن‌ها

با یک نگاه به جدول زیر متوجه می‌شوید از نظر انبساط، مقاومت در برابر حلال‌ها، مقاومت کششى، مقاومت فشردگى و مقاومت حرارتى و نفوذپذیرى گازى پلى‌پروپیلنها امتیاز بیشترى نسبت به پلى اتیلنها داشته و به علت مقاومت حرارتى و مقاومت کششى پلى پروپیلنها از پلى‌بوتیلنها بهتر هستند.

ین موارد از جمله مهمترین مواردى هستند که در صنعت لوله‌کشی آب سرد گرم مورد نظر مى‌باشند و باعث امتیاز پلى پروپیلن‌ها مى شوند. البته در این میان لوله‌هاى با ترکیب پلیمر و آلمینیوم نیز تولید شدند که به دلیل گرانى و اتلاف حرارتى و.. به علت وجود فلز در آن‌ها زیاد مورد استقبال قرار نگرفت.

ازنظر پلى اتیلن‌ها پلى بوتلین ها پلى پروپیلن‌ها
شیمیایى مقاومت شیمیایى بسیار خوب مقاومت شیمیایى بسیار خوب مقاومت شیمیایى بسیار خوب
هزینه قیمت ارزان و موجود بودن در انواع قابل مصرف تا حدى گران ارزان بدون فن آورى تا حدى گران با فن آورى
انبساط حرارتى ۵۰ حد اکثر ————- ۲۶ حداکثر
اسیدهاى اکسید کننده مورد حمله مورد حمله مورد حمله
اثر نور خورشید و اشعه ماوراى بنفش تثبیت کننده دارد خرد می‌شود می شکند لکن تثبیت می‌شود
سرعت اشتعال آرام سریعاً میسوزد آرام
در برابر حلال‌ها مقاوم تا
۶۰ درجه سانتی‌گراد
مقاوم مقاوم تا۸۰ درجه سانتی‌گراد
در برابر بازها مقاوم مقاوم مقاوم
مقاومت کششى ۴-۳۸ ۲۶-۳۰ ۳۱-۶۲
مقاومت فشردگى ۱۹-۲۵ ————– ۳۸-۵۵
ضربه پذیرى ایزود ۲۵-۱مانند شلنگ نمی شکند نمی شکند ( کاملا ارتجاعى) ۰/۰۲۵-۰/۲۵
سختى ۴۱-۷۰ راک ول ۵۵-۶۵ شر ۸۵-۱۱۰ راک ول
نفوذپذیری گازى غیر قابل استفاده در خلاء ————– قابل استفاده در لوله‌کشی گاز
مقاومت حرارتى(درجه سانتی‌گراد) ۸۰-۱۲۰ کمتر از ۱۱۰ ۱۱۰-۱۶۰