پلی اتیلن چیست ؟ | بررسی جامع انواع، خواص، کاربردها، مزایا و معایب پلی اتیلن

پلی اتیلن، یکی از پرمصرف ترین مواد ترموپلاستیک، نقش مهمی در صنایع مختلف و محصولات روزمره دارد. تطبیق پذیری، خواص فیزیکی عالی و مقرون به صرفه بودن این ماده را به انتخابی ارجح در کاربردهای مختلف از بسته بندی تا ساخت و ساز تبدیل کرده است. این مقاله مروری جامع از پلی اتیلن، بررسی خواص، مزایا و کاربردهای متنوع آن ارائه می دهد.

خواص شیمیایی و فیزیکی پلی اتیلن:

پلی اتیلن پلیمری متشکل از واحدهای مونومری اتیلن (-CH2-CH2-) است که از طریق فرآیندی به نام پلیمریزاسیون به یکدیگر متصل شده اند. آرایش زنجیره های پلیمری و وزن مولکولی بر خواص آنها تأثیر می گذارد که انواع و گریدهای مختلف پلی اتیلن را تشکیل می­دهند. خواص کلیدی پلی اتیلن عبارتند از:

الف) چگالی: انواع پلی اتیلن­ها طیف وسیعی از چگالی را دربر می­گیرند، از پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) با چگالی حدود 91/0 گرم بر سانتی متر مکعب تا پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) با چگالی حدود 95/0 گرم بر سانتی متر مکعب. چگالی بر استحکام، انعطاف پذیری و مقاومت آن در برابر مواد شیمیایی تأثیر می گذارد.

ب) استحکام مکانیکی: آنها خواص مکانیکی عالی از جمله استحکام کششی بالا، مقاومت در برابر ضربه و چقرمگی را ارائه می دهد. این ویژگی ها آن را برای کاربردهایی که دوام و انعطاف پذیری لازم است، مناسب می کند.

ج) مقاومت شیمیایی: پلی اتیلن در برابر مواد شیمیایی از جمله اسیدها، بازها و حلال ها بسیار مقاوم است. این ویژگی به این ماده اجازه می دهد تا در محیط هایی که قرار گرفتن در معرض مواد مختلف مورد انتظار است، استفاده شود.

د) پایداری حرارتی: پلی اتیلن پایداری حرارتی خوبی دارد و نقطه ذوب آن معمولاً از 120 درجه سانتی گراد تا 140 درجه سانتی گراد متغیر است. این پلیمر رسانایی حرارتی پایینی از خود نشان می دهد و خواص مکانیکی خود را در محدوده دمایی وسیعی حفظ می کند.

ه) عایق الکتریکی: پلی اتیلن یک عایق الکتریکی عالی است که آن را در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی مفید می کند. این ماده استحکام دی الکتریک بالا و ضریب اتلاف کمی را ارائه می دهد و عملکرد الکتریکی کارآمد را تضمین می کند.

مزایای پلی اتیلن:

آنها چندین مزیت دارند که به استفاده گسترده از آن در صنایع مختلف کمک می کند:

الف) تطبیق پذیری: پلی اتیلن را می توان به اشکال مختلف پردازش کرد، از جمله فیلم، ورق، لوله، الیاف و قطعات قالب گیری. این تطبیق پذیری امکان سفارشی سازی و انطباق با نیازهای کاربردی خاص را فراهم می کند.

ب) مقرون به صرفه بودن: پلی اتیلن یک ماده مقرون به صرفه است که تعادل مطلوبی بین عملکرد و قیمت ارائه می دهد. در دسترس بودن و سهولت ساخت این ماده به مقرون به صرفه بودن آن کمک می کند.

ج) سبک وزن بودن: پلی اتیلن یک ماده سبک وزن است که به ویژه در کاربردهایی که کاهش وزن مطلوب است، مانند بسته بندی و حمل و نقل مفید است.

د) مقاومت در برابر رطوبت: پلی اتیلن دارای مقاومت عالی در برابر رطوبت است و برای بسته بندی موادی که نیاز به محافظت از محتویات در برابر رطوبت دارند یا برای کاربردهای خارج از منزل که در معرض آب قرار می گیرند، ایده آل است.

ه) قابلیت بازیافت: پلی اتیلن قابل بازیافت است که امکان رویکرد پایدارتری را برای مدیریت پسماند فراهم می کند. پلی اتیلن بازیافتی را می توان برای تولید محصولات جدید استفاده کرد و اثرات زیست محیطی را کاهش داد.

کاربردهای متنوع پلی اتیلن:

آنها به دلیل خواص و مزایای مطلوبی که دارند در صنایع متعددی مورد استفاده قرار می گیرد:

الف) بسته بندی: پلی اتیلن به طور گسترده در مواد بسته بندی از جمله کیسه های پلاستیکی، فیلم ها و ظروف بسته بندی استفاده می شود. مقاومت در برابر رطوبت، انعطاف پذیری و دوام آن، حفاظت و نگهداری کالا را در طول حمل و نقل و ذخیره سازی تضمین می کند.

ب) ساخت و ساز: لوله ها و اتصالات پلی اتیلن به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و انعطاف پذیریِ بسیار زیاد در لوله کشی، سیستم های آبیاری و کابل های زیرزمینی استفاده می شود.

ج) خودروسازی: پلی اتیلن در مخازن سوخت، فضای داخلی و اجزای بیرونی خودرو استفاده می شود. ماهیت سبک وزن، مقاومت در برابر ضربه و پایداری شیمیایی آن به بهبود راندمان و دوام سوخت کمک می کند.

د) برق و الکترونیک: پلی اتیلن به عنوان یک عایق الکتریکی در پوشش های سیم و کابل، اتصالات الکتریکی و قطعات الکترونیکی عمل می کند. خواص عایق و ثابت دی الکتریک پایین آن عملکرد الکتریکی کارآمد و قابل اعتماد را تضمین می کند.

ه) پزشکی و بهداشت: پلی اتیلن به دلیل زیست سازگاری، استریل پذیری و مقاومت شیمیایی در وسایل پزشکی مانند سرنگ و پروتز استفاده می شود.

و) کشاورزی: فیلم ها و ورق های پلی اتیلن در کشاورزی برای پوشش گلخانه ها، مالچ پاشی و حفاظت از سیلوها استفاده می شود. این کاربردها به افزایش بهره وری محصول و محافظت در برابر عوامل محیطی کمک می کند.

انواع پلی اتیلن :

پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE):

پلی اتیلن با چگالی کم یک پلیمر انعطاف پذیر و شفاف با چگالی نسبتا کم (حدود 91/0 گرم بر سانتی متر مکعب) است. از طریق فرآیند پلیمریزاسیون با فشار بالا تولید می شود. ویژگی ها و کاربردهای کلیدی LDPE عبارتند از:

الف) انعطاف پذیری: LDPE بسیار انعطاف پذیر است و خواص ازدیاد طولی عالی را نشان می دهد. می توان آن را به راحتی به صورت فیلم، ورق و کیسه درآورد و برای کاربردهای بسته بندی مناسب است.

ب) مقاومت در برابر ضربه: LDPE مقاومت استثنایی در برابر ضربه ارائه می دهد و برای کاربردهایی که دوام و چقرمگی ضروری هستند، مانند بطری ها و اسباب بازی ها، مناسب است.

ج) مقاومت در برابر رطوبت: LDPE مقاومت خوبی در برابر رطوبت و مواد شیمیایی دارد و برای کاربردهایی که در تماس با مایعات یا مواد خورنده هستند، مانند آستر برای حوضچه ها، مخازن و ظروف نگهداری مواد شیمیایی مناسب است.

د) کاربردهای بسته بندی: LDPE معمولاً برای کیسه های پلاستیکی، بسته بندی کوچک، بسته بندی حباب دار و انواع مختلف مواد بسته بندی انعطاف پذیر به دلیل خاصیت آب بندی و بسته بندی عالی استفاده می شود.

پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE):

پلی اتیلن با چگالی بالا یک پلیمر سفت و مات با چگالی بالاتر (حدود 95/0 گرم بر سانتی متر مکعب) در مقایسه با LDPE است. از طریق فرآیند پلیمریزاسیون در فشار پایین تولید می شود. ویژگی ها و کاربردهای کلیدی HDPE عبارتند از:

الف) سختی و استحکام: HDPE سفتی و استحکام بالایی را ارائه می‌دهد و برای کاربردهایی که نیاز به یکپارچگی ساختاری دارند، مانند لوله‌ها، اتصالات و ظروف مناسب است.

ب) مقاومت شیمیایی: HDPE مقاومت بسیار خوبی در برابر مواد شیمیایی از خود نشان می دهد و برای کاربردهایی که شامل ذخیره سازی یا حمل و نقل مواد خورنده مانند بشکه ها و مخازن شیمیایی می شود، ایده آل است.

ج) مقاومت محیطی: HDPE مقاومت خوبی در برابر عوامل محیطی از جمله اشعه ماوراء بنفش و رطوبت دارد که آن را برای کاربردهای فضای باز مانند تجهیزات زمین بازی، لوله های آب و غشاها مناسب می کند.

د) بسته بندی و بطری: HDPE معمولاً برای بسته بندی های سخت مانند بطری های شیر، مواد شوینده و پاک کننده های خانگی به دلیل مقاومت عالی در برابر ضربه و توانایی حفظ یکپارچگی محصول استفاده می شود.

پلی اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE):

پلی اتیلن خطی با چگالی کم پلیمری با ساختاری است که ترکیبی از خواص LDPE و HDPE است. دارای ساختار مولکولی خطی با شاخه های کوتاه است. ویژگی ها و کاربردهای کلیدی LLDPE عبارتند از:

الف) ویژگی های فیلم: LLDPE به دلیل استحکام کششی استثنایی، مقاومت در برابر سوراخ شدن و انعطاف پذیری شناخته شده است. این پلیمر به طور گسترده در کاربردهایی که نیازمند فیلم های کششی، فیلم های بسته بندی مواد غذایی و فیلم های کشاورزی هستند، استفاده می شود.

ب) خواص مکانیکی بهبود یافته: LLDPE خواص مکانیکی بهبود یافته ای را در مقایسه با LDPE ارائه می دهد، مانند مقاومت در برابر پارگی و استحکام ضربه بالاتر، که آن را برای بسته بندی های سنگین و کاربردهای صنعتی مناسب می کند.

ج) عایق بودن: LLDPE خاصیت عایق حرارتی عالی را نشان می دهد، و آن را برای کاربردهایی که نیازمند عایق ایمن و بدون هوا هستند، مانند بسته بندی مواد غذایی و بسته بندی های پزشکی، انتخابی ارجح می­کند.

پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMWPE):

پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا نوعی پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا است که در نتیجه این وزن مولکولی، خواص منحصر به فردی دارد. ویژگی ها و کاربردهای کلیدی UHMWPE عبارتند از:

الف) استحکام و مقاومت استثنایی در برابر ضربه: UHMWPE استحکام برجسته، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر سایش ارائه می دهد و از سایر انواع پلی اتیلن پیشی می گیرد. این پلیمر در کاربردهایی که به مواد با کارایی بالا نیاز دارند، مانند جلیقه های ضد گلوله، بلبرینگ ها و ایمپلنت های پزشکی استفاده می شود.

ب) ضریب اصطکاک کم: UHMWPE دارای ضریب اصطکاک پایینی است و برای کاربردهایی که کاهش سایش، سر و صدا و خود روانکاری مورد نظر است، مناسب است، مانند تسمه نقاله و چرخ دنده.

ج) مقاومت شیمیایی: UHMWPE مقاومت شیمیایی بسیار خوبی از خود نشان می دهد و به آن اجازه می دهد در کاربردهایی که شامل تماس با مواد شیمیایی و حلال های تهاجمی است، استفاده شود.

نتیجه:

درک انواع مختلف پلی اتیلن برای انتخاب مواد مناسب برای کاربردهای خاص ضروری است. LDPE انعطاف پذیری و مقاومت در برابر ضربه را ارائه می دهد، HDPE سفتی و مقاومت شیمیایی را ارائه می دهد، LLDPE ویژگی های LDPE و HDPE را برای کاربردهای فیلم ترکیب می کند و UHMWPE استحکام استثنایی و اصطکاک کم را ارائه می دهد. هر نوع پلی اتیلن دارای ویژگی ها و مزایای منحصر به فردی است که به کاربرد گسترده آنها در صنایعی مانند بسته بندی، ساخت و ساز، خودروسازی و مراقبت های بهداشتی کمک می کند.