پلی اتیلنها گروهی از خانوادۀ بزرگ تر پلی الفینها هستند، که به لحاظ تولید و مصرف در میان پلیمرها در بالاترین رتبه بوده و از پلیمریزاسیون مونومرهای خطی حاوی گروههای وینیلی تولید میشوند. سه نوع اصلی آنها عبارتند از:
۱- پلی اتیلن سنگین (HDPE)
۲- پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE)
۳- پلی اتیلن سبک (LDPE)
تاریخچه: اولین محصول تجاری پلی اتیلن در سال ۱۹۴۰ از نفت خام یا گاز طبیعی تهیه شده است. این ماده ترموپلاستیک است که بسته به ساختار مولکولی از نوعی به نوع دیگر متفاوت است. در حقیقت، با تغییر وزن مولکولی (طول زنجیر)، تبلور (وضعیت زنجیر) و خواص شاخۀ آن (پیوند شیمیایی بین زنجیرهای مجاور) میتوان محصولات متنوعی تولید کرد. دمای انتقال شیشهای در حدود ۸۰- درجۀ سانتیگراد است و با توجه به درصد تبلور پلیمر تغییر میکند. ساختار این پلیمر در شکل ۱ مشاهده میشود:
خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی انواع پلی اتیلنها: خواص پلی اتیلنها تا حد زیادی به یکدیگر وابستهاند و در جدول ۱ نشان داده شدهاند:
جدول ۱: خواص فیزیکی انواع پلی اتیلن ها
| خواص فیزیکی | HDPE | LLDPE | LDPE |
| شاخص/سرعت جریان مذاب MFI/MFR [gr/10Min] | ۰٫۲۵ تا ۲۰ | ۰٫۹ تا ۵۰ | ۰٫۲ تا ۳۰ |
| چگالی [gr/cm³] | ۰٫۹۴۵ تا ۰٫۹۶۰ | ۰٫۹۱۸ تا ۰٫۹۳۶ | ۰٫۹۱۷ تا ۰٫۹۲۲ |
| درصد کریستالیتی [%] | ۷۰ تا ۸۰ | ۳۵ تا ۶۰ | ۳۵ تا ۵۵ |
| جرم مولکولی × ۱۰۳ | ۹۶ تا ۵۰۰ | ۹۶ تا ۵۰۰ | ۲۸ تا ۸۷ |
| نفوذپذیری اکسیژن × ۱۰۱۶ [cm³.cm/cm2.s.Pa] | ۶۲۵ | ۱۹۲۰ | ۲۰۸۲ |
| نفوذپذیری رطوبت × ۱۰۱۱ [cm³.cm/cm2.s.Pa] | ۱٫۳۷ | ۴٫۰۶ | ۴٫۳۷ |
| دمای نرم شدگی [°C] | ۱۲۰٫۶ تا ۱۳۰ | ۸۶٫۱ تا ۱۲۰٫۶ | ۸۰٫۶ تا ۱۰۲٫۲ |
| دمای ذوب [°C] | ۱۳۴ | ۱۱۶ | ۱۱۳ |
| مقاومت شیمیایی | خوب | خوب | خوب |
در نهایت، مهم ترین خواص شیمیایی این پلیمرها عبارتند از:
– هیدروکربن غیر قطبی و اشباع با جرم مولکولی بالا دارای خواص شیمیایی مشابه پارافین
– شکل بلورین به دلیل تقارن ساختاری؛ افزایش چگالی و پایداری مکانیکی و شیمیایی با افزایش بلورینگی
– پایداری شیمیایی بالا
– حلالیت در هیدروکربنهای آروماتیک مانند تولوئن و زایلن یا حلالهای کلرینه مانند تری کلرواتان یا تری کلروبنزن در دمای بالاتر از دمای محیط
– عدم جذب آب
– نفوذپذیری کم گازهای قطبی و بخار آب و عبورپذیری بالای اکسیژن و دی اکسید کربن
– شکننده شدن در صورت قرار گرفتن در معرض تابش نور خورشید؛ استفاده از کربن بلک به عنوان پایدارکنندۀ اشعۀ ماوراء بنفش
– سوختن آرام با شعلۀ آبی و بوی پارافین
– چاپ پذیری تنها در صورت اصلاح
فرآیند تولید و فرآوری: از طریق استفاده از کاتالیست و تغییر روش پلیمریزاسیون این ماده میتوان خواص مختلفی همچون چگالی، شاخص جریان مذاب (MFI)، بلورینگی، درجه شاخهای و شبکهای شدن، وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی در آن ها را کنترل کرد. با استفاده از اکسترودر، فرآوری و شکل دهی پلیمرها انجام میگردد. قسمت های مختلف اکسترودر در شکل ۳ مشخص شدهاند:
انواع پلی اتیلن: یکی از مهمترین خواص پلی اتیلنها چگالی آن ها است که با توجه به آن، مطابق شکل ۴ طبقهبندی میشوند:
انواع پلی اتیلن: یکی از مهمترین خواص پلی اتیلنها چگالی آن ها است که با توجه به آن، مطابق شکل ۴ طبقهبندی میشوند:
شاخههای زنجیره: میزان شاخههای جانبی پلی اتیلن به فرآیند تولید آن بستگی دارد، و نوع و تعداد شاخهها خواص را تحت تاثیر قرار میدهد. پلی اتیلن سبک با دانسیتۀ پایین از طریق فرآیند فشار بالا با پلیمریزاسیون رادیکالی انجام میگیرد، که هم زمان با آن تعدادی شاخۀ کوتاه-زنجیر نیز شکل میگیرد. این شاخهها از طریق واکنشهای انتقال به زنجیر درون مولکولی بوتیل یا اتیل شکل میگیرند، و مکانیسم آن در شکل نشان داده شده است:
