پلی اتیلن یک پلیمر همه کاره است که به دلیل خواص منحصر به فرد و سهولت در ساخت، صنعت پلاستیک را متحول کرده است. خواص پلی اتیلن را میتوان با تنظیم فرآیند ساخت و افزودنیهای مورد استفاده در پلیمریزاسیون تنظیم کرد. پلی اتیلن یک پلیمر مصنوعی رایج است که به خانواده پلی الفینها تعلق دارد. انواع پلی اتیلن وجود دارد که بسته به فرآیند تولید و توزیع وزن مولکولی، از نظر خواص متفاوت هستند.
پلی اتیلن با چگالی پایین (LDPE)
LDPE پلیمری انعطاف پذیر، شفاف و سخت است. LDPE یک پلیمر با انشعاب زیاد است که چگالی کمتری نسبت به سایر انواع پلی اتیلن دارد. انعطافپذیری، شفافیت و مقاومت خوبی در برابر ضربه و رطوبت دارد.که به طور گسترده در بسته بندی، کیسههای پلاستیکی و محصولات مصرفی مختلف، روکشها و پوششها استفاده میشود. چگالی کمتر و انشعاب بالاتری نسبت به سایر انواع پلی اتیلن دارد که خواص منحصر به فردی را به آن بخشیده است. LDPE را میتوان با روشهای مختلفی از جمله پلیمریزاسیون با فشار بالا، پلیمریزاسیون محلول و پلیمریزاسیون فاز گاز تولید کرد.
پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)
HDPE پلیمری سفت، مات و قوی است که معمولاً در لوله های کاروگیت و کرتیوب، ظروف و اسباب بازیها استفاده میشود. HDPE یک پلیمر خطی با چگالی بالا و انشعاب کم است. استحکام، چقرمگی و مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی، گرما و اشعه UV دارد. که باعث دوام و مقاومت بیشتر در برابر ترکهای تنشی میشود.
پلی اتیلن کم چگالی خطی (LLDPE)
LLDPE یک پلیمر انعطاف پذیر و سخت است. LLDPE کوپلیمری از اتیلن و آلفا الفینها با ساختار خطی و شاخههای کوتاه است. که در فیلمهای بسته بندی، ساخت کابل های پوششی، لوله ها، محفظهها و کاربردهای صنعتی استفاده میشود. ساختاری خطی با شاخههای کوتاه دارد که به آن تعادلی از خواص بین LDPE و HDPE میدهد. LLDPE را میتوان با روشهای مختلفی از جمله کاتالیز متالوسن، کاتالیز Ziegler-Natta و پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تولید کرد.
هرچه چگالی پلی اتیلن بیشتر (سنگینتر) باشد رنگ پلی اتیلن از شفاف (کریستالی) به کدر (سفیدرنگ) تغییر میکند.
به طور کلی، خواص منحصر به فرد و تطبیق پذیری پلی اتیلن آن را به پلیمری پرکاربرد در صنایع مختلف مانند بسته بندی، ساخت و ساز، خودروسازی و پزشکی تبدیل کرده است. توسعه انواع تخصصی پلی اتیلن با خواص خاص، دامنه کاربردها و کاربردهای بالقوه این پلیمر را گسترش داده است.
پلی اتیلن خانوادهای از پلیمرهای گرمانرم ساخته شده از مونومر اتیلن است. انواع مختلفی از پلی اتیلن وجود دارد که بر اساس چگالی و ساختار مولکولی آنها طبقهبندی میشوند. رایجترین انواع پلی اتیلن عبارتند از:
UHMWPE یک پلیمر با کارایی بالا است که دارای استحکام، چقرمگی و مقاومت در برابر سایش استثنایی است. در کاربردهای مختلفی مانند ایمپلنتهای پزشکی، جلیقههای ضد گلوله و قطعات ماشین آلات صنعتی استفاده میشود. UHMWPE را میتوان با پلیمریزاسیون محلول یا حالت ژل با استفاده از کاتالیزورها و شرایط خاص تولید کرد.
MDPE یک پلیمر خطی با چگالی متوسط و مقاومت خوبی در برابر ضربه است. در بسته بندی، اتصالات لوله و کاربردهای مختلف صنعتی استفاده میشود. MDPE را میتوان با کاتالیز Ziegler-Natta، کاتالیز متالوسن یا پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تولید کرد.
PEX پلیمری است که از نظر شیمیایی اصلاح شده و ساختار شبکه ای سه بعدی را تشکیل میدهد. PEX نسبت به دیگر انواع پلی اتیلن خواص بهبود یافته ای دارد، مانند مقاومت بهتر در برابر دماهای بالا، مواد شیمیایی و تغییر شکل خزش. در سیستمهای لوله کشی، گرمایش و سرمایش استفاده میشود. PEX را میتوان با روشهای مختلف اتصال متقابل، از جمله پراکسید، سیلان یا تابش تولید کرد.
به طور کلی، انواع مختلف پلی اتیلن طیف وسیعی از خواص و کاربردها را ارائه میدهند که آنها را به پلیمرهای همه کاره و پرکاربرد در صنایع مختلف تبدیل میکند.
پلی اتیلن به دلیل ترکیب منحصر به فرد از خواص، هزینه کم و سهولت پردازش یکی از رایجترین پلیمرهای مصنوعی است. خواص پلی اتیلن را میتوان با اصلاح توزیع وزن مولکولی، انشعاب و محتوای کومونومر در طول فرآیند تولید تنظیم کرد.
انواع مختلف پلی اتیلن مانند LDPE، LLDPE، HDPE، UHMWPE، MDPE و PEX از نظر ساختار مولکولی، چگالی و خواص متفاوت هستند. این تفاوتها در نتیجه فرآیند تولید، از جمله نوع کاتالیزور مورد استفاده، شرایط پلیمریزاسیون و افزودن کومونومرها است.
تفاوتهای اصلی بین انواع پلی اتیلن عبارتند از:
چگالی پلی اتیلن بسته به درجه انشعاب و وزن مولکولی متفاوت است. LDPE کمترین چگالی را در بین پلی اتیلنها دارد در حالی که HDPE بالاترین چگالی را دارد. LLDPE و MDPE دارای چگالی متوسط هستند.
پلی اتیلنها بسته به درجه انشعاب و وجود کومونومرها میتوانند ساختارهای مولکولی متفاوتی داشته باشند. LDPE دارای ساختار مولکولی بسیار منشعب است، در حالی که HDPE ساختار خطیتری دارد. LLDPE ترکیبی از زنجیرههای خطی و شاخه ای دارد، در حالی که MDPE دارای درجه انشعاب بالاتری نسبت به HDPE است.
خواص پلی اتیلن مانند مقاومت مکانیکی، مقاومت شیمیایی و پایداری حرارتی بسته به ساختار مولکولی و چگالی متفاوت است. LDPE انعطاف پذیر است و مقاومت خوبی در برابر ضربه دارد، اما از صلبیت کمتری برخوردار است و استحکام کششی کمتری نسبت به HDPE دارد. HDPE سفتتر است و استحکام کششی و مقاومت شیمیایی بهتری نسبت به LDPE دارد. LLDPE نسبت به LDPE مقاومت در برابر سوراخ شدن و قدرت پارگی بهتری دارد و نسبت به HDPE انعطاف پذیرتر است.
انواع مختلف پلی اتیلن بر اساس خواص خود کاربردهای خاصی دارند. LDPE معمولاً در کاربردهای فیلم و بسته بندی استفاده میشود، در حالی که HDPE در لوله ها، ظروف و سایر کاربردهای ساختاری استفاده میشود. LLDPE در کاربردهای فیلم که نیاز به استحکام و چقرمگی بهبود یافته دارند استفاده میشود. UHMWPE در ایمپلنتهای پزشکی و کاربردهای صنعتی که به مقاومت در برابر سایش بالا نیاز دارند استفاده میشود. MDPE در اتصالات لوله، بسته بندی و سایر کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر ضربه بهبود یافته دارند استفاده میشود. PEX در سیستمهای لوله کشی و گرمایشی که نیاز به بهبود دما و مقاومت شیمیایی دارند استفاده میشود.
به طور خلاصه، تفاوت بین انواع پلی اتیلن از تغییرات ساختار مولکولی، چگالی و خواص ناشی میشود که بر مناسب بودن آنها برای کاربردهای خاص تأثیر میگذارد. در مجموع، توانایی تنظیم خواص پلی اتیلن متناسب با کاربردهای خاص منجر به استفاده گسترده از آن در صنایع مختلف مانند بسته بندی، ساخت و ساز، خودروسازی و پزشکی شده است. توسعه انواع تخصصی پلی اتیلن، دامنه کاربردها و کاربردهای بالقوه این پلیمر همه کاره را گسترش داده است.
شناخت پلی اتیلن با کیفیت شامل ارزیابی خواص و ویژگیهای آن برای تعیین اینکه آیا الزامات خاص کاربرد مورد نظر را برآورده میکند یا خیر. برخی از عواملی که در ارزیابی کیفیت پلی اتیلن باید در نظر گرفته شوند عبارتند از:
چگالی پلی اتیلن شاخص مهمی برای کیفیت آن است. پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) معمولاً چگالی بالاتری نسبت به پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) دارد و باعث میشود که در برابر مواد شیمیایی و ضربه مقاومتر و مقاومتر باشد. با این حال، چگالی میتواند حتی در یک نوع پلی اتیلن متفاوت باشد، بنابراین مهم است که مشخصات را بررسی کنید تا مطمئن شوید که چگالی برای کاربرد مورد نظر مناسب است.
MFR اندازه گیری ویسکوزیته مذاب پلی اتیلن است و یک شاخص کلیدی برای خواص پردازش آن است. MFR کم نشان میدهد که پلی اتیلن ویسکوزیته بالایی دارد و پردازش آن دشوارتر است، در حالی که MFR بالا نشان میدهد که ویسکوزیته پایینی دارد و پردازش آسانتر است. MFR باید برای روش پردازش مورد نظر مناسب باشد.
وزن مولکولی پلی اتیلن میتواند بر خواص مکانیکی آن مانند استحکام کششی، مقاومت در برابر ضربه و سفتی تأثیر بگذارد. پلی اتیلن با وزن مولکولی بالا (HMWPE) معمولاً خواص مکانیکی بهتری نسبت به پلی اتیلن با وزن مولکولی کم (LMWPE) دارد، بنابراین بررسی مشخصات وزن مولکولی برای اطمینان از مناسب بودن آنها برای کاربرد مورد نظر مهم است.
پلی اتیلن را میتوان با افزودنیهای مختلف برای بهبود خواص آن اصلاح کرد، مانند آنتی اکسیدان ها، تثبیت کنندههای UV و کمکهای پردازش. نوع و مقدار مواد افزودنی میتواند بر کیفیت پلی اتیلن تأثیر بگذارد، بنابراین بررسی مشخصات برای اطمینان از اینکه پلی اتیلن حاوی مواد افزودنی مناسب برای کاربرد مورد نظر است، مهم است.
ظاهر پلی اتیلن نیز میتواند نشانگر کیفیت آن باشد. پلی اتیلن مرغوب باید رنگ و بافتی ثابت و بدون هیچ گونه ناخالصی یا عیب قابل مشاهده ای داشته باشد. همچنین باید عاری از آلودگیهایی مانند گرد و غبار، خاک یا سایر مواد خارجی باشد.
به طور خلاصه، شناخت پلی اتیلن با کیفیت شامل ارزیابی خواص آن مانند چگالی، MFR، وزن مولکولی و مواد افزودنی و همچنین ظاهر آن است تا اطمینان حاصل شود که الزامات خاص کاربرد مورد نظر را برآورده میکند.
علاوه بر عوامل ذکر شده در بالا، جنبههای دیگری نیز وجود دارد که باید در تشخیص پلی اتیلن با کیفیت در نظر گرفت. این شامل:
پلی اتیلن در برابر بسیاری از مواد شیمیایی بسیار مقاوم است، اما مقاومت آن بسته به نوع پلی اتیلن و ماده شیمیایی خاص میتواند متفاوت باشد. بنابراین، در نظر گرفتن خواص مقاومت شیمیایی پلی اتیلن هنگام ارزیابی کیفیت آن، به خصوص اگر در تماس با مواد شیمیایی استفاده شود، مهم است.
پلی اتیلن دارای خواص مکانیکی خوبی مانند استحکام، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر ضربه است، اما این ویژگیها بسته به نوع پلی اتیلن و وزن مولکولی آن نیز میتواند متفاوت باشد. بررسی خواص مکانیکی پلی اتیلن میتواند به تعیین مناسب بودن آن برای کاربرد مورد نظر کمک کند.
پلی اتیلن را میتوان با روشهای مختلفی از جمله اکستروژن، قالب گیری تزریقی و قالب گیری بادی پردازش کرد. با این حال، خواص پردازش بسته به نوع پلی اتیلن و MFR آن میتواند متفاوت باشد. بنابراین، مهم است که اطمینان حاصل شود که پلی اتیلن دارای خواص پردازش مناسب برای فرآیند تولید مورد نظر است.
برخی از برنامهها ممکن است نیاز داشته باشند که پلی اتیلن دارای گواهینامههای خاص باشد، مانند گواهینامههای درجه غذایی یا پزشکی. این گواهینامهها تضمین میکند که پلی اتیلن استانداردهای ایمنی و کیفیت خاصی را برای استفاده در این کاربردها رعایت میکند.
شهرت تامین کننده میتواند نشانگر کیفیت پلی اتیلن نیز باشد. انتخاب یک تامین کننده معتبر با سابقه تهیه مواد با کیفیت بالا میتواند به اطمینان از کیفیت خوب پلی اتیلن کمک کند.
به طور کلی، شناخت پلی اتیلن با کیفیت شامل ترکیبی از ارزیابی خواص و ویژگیهای آن، در نظر گرفتن کاربرد مورد نظر آن، و تأیید اعتبار و گواهینامههای تامین کننده است. با انجام این کار، میتوانید اطمینان حاصل کنید که از پلی اتیلن استفاده میکنید که نیازهای خاص برنامه شما را برآورده میکند و از کیفیت بالایی برخوردار است.
آزمونها و تناوب نمونه برداری جهت انجام آزمونهای کنترل کیفی مواد اولیه بر اساس استاندارد EN 13476-4 صورت میپذرد. واحد کنترل کیفیت شرکت سعادت توان بسپار کلیه آزمونهای مواد اولیه و محصول نهایی را به شرح زیر مطابق با استاندارهای ملی ایران و بین المللی انجام میدهد.
پلی اتیلن با کیفیت به طور معمول دارای ویژگیهای ظاهری خاصی است که نشان دهنده کیفیت آن است. برخی از این ویژگیها عبارتند از:
پلی اتیلن با کیفیت بالا باید یک رنگ ثابت در سراسر مواد داشته باشد. هر گونه تغییر در رنگ میتواند نشان دهنده ناخالصی یا ناهماهنگی در فرآیند تولید باشد.
پلی اتیلن باید بافتی صاف، بدون هیچ گونه ناحیه ناصاف یا ناهموار داشته باشد. مناطق ناهموار میتواند نشان دهنده تولید ضعیف یا آلودگی باشد.
پلی اتیلن با کیفیت بالا باید عاری از ناخالصیهای قابل مشاهده مانند گرد و غبار، خاک یا سایر مواد خارجی باشد. هر گونه ناخالصی قابل مشاهده میتواند نشان دهنده تولید ضعیف یا آلودگی باشد.
پلی اتیلن باید عاری از هرگونه عیب قابل مشاهده مانند ترک، سوراخ یا تغییر شکل باشد. هر گونه نقص قابل مشاهده میتواند نشان دهنده تولید ضعیف یا آسیب در حین حمل و نقل یا جابجایی باشد.
پلی اتیلن باید ضخامت یکنواخت در سراسر مواد داشته باشد. هر گونه تغییر در ضخامت میتواند نشان دهنده تولید ضعیف یا آسیب در حین حمل و نقل یا جابجایی باشد.
برخی از انواع پلی اتیلن مانند: پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) میتوانند شفاف باشند یا درجه ای از شفافیت داشته باشند. در چنین مواردی، پلی اتیلن باکیفیت باید شفافیت یا شفافیت خود را بدون تیرگی یا تیرگی حفظ کند. هر گونه تیرگی یا تیرگی میتواند نشان دهنده ناخالصی یا ناهماهنگی در فرآیند تولید باشد.
سطح پلی اتیلن بسته به نوع پلی اتیلن و فرآیند ساخت آن میتواند ظاهری براق داشته باشد. پلی اتیلن با کیفیت باید ظاهر براق خود را بدون هیچ گونه تیرگی یا ناهمواری حفظ کند.
پلی اتیلن با کیفیت باید سطح مورد نظر خود را بدون هیچ گونه بی نظمی یا زبری حفظ کند.
پلی اتیلن نباید هیچ گونه بوی تند و نامطبوعی داشته باشد. هر بوی قابل توجهی میتواند نشان دهنده آلودگی یا تولید ضعیف باشد.
پلی اتیلن باید از نظر اندازه و شکل ثابت و بدون هیچ گونه بی نظمی و تغییر شکل باشد. هر گونه تغییر در اندازه و شکل میتواند نشان دهنده تولید ضعیف یا آسیب در حین حمل و نقل یا جابجایی باشد.
به طور کلی، ویژگیهای ظاهری پلی اتیلن با کیفیت به نوع پلی اتیلن و کاربرد مورد نظر آن بستگی دارد. با این حال، این ویژگیها میتواند به عنوان یک راهنمای کلی برای ارزیابی ظاهر پلی اتیلن و تعیین کیفیت آن باشد.
توجه به این نکته ضروری است که ویژگیهای ظاهری پلی اتیلن بسته به کاربرد مورد نظر آن میتواند متفاوت باشد. به عنوان مثال، الزامات ظاهری پلی اتیلن مورد استفاده در بسته بندی مواد غذایی ممکن است با پلی اتیلن مورد استفاده در مصالح ساختمانی متفاوت باشد. بنابراین، هنگام ارزیابی کیفیت پلی اتیلن بر اساس ظاهر آن، مهم است که الزامات کاربردی خاص را در نظر بگیرید.
جدول زیر برخی از تفاوتهای بین انواع پلی اتیلن را خلاصه میکند:
نوع پلی اتیلن | نام اختصاری | چگالی (g/cm3) | مقاومت کششی (MPa) | ویژگیهای کلیدی |
Low-density polyethylene
پلی اتیلن با چگالی پایین |
LDPE | ۰.۹۱-۰.۹۴ | ۱۰-۱۷ | انعطاف پذیری و چقرمگی خوب، مقاومت در برابر حرارت کم، مقاومت شیمیایی خوب |
High-density polyethylene
پلی اتیلن با چگالی بالا |
HDPE | ۰.۹۴-۰.۹۷ | ۲۰-۳۷ | سفتی و چقرمگی خوب، مقاومت شیمیایی خوب، مقاومت در برابر ضربه عالی |
Linear low-density polyethylene
پلی اتیلن با چگالی کم خطی |
LLDPE | ۰.۹۱-۰.۹۴ | ۱۱-۲۸ | مقاومت در برابر سوراخ شدن عالی، انعطاف پذیری و چقرمگی خوب، مقاومت شیمیایی خوب |
Ultra-high molecular weight polyethylene
پلی اتیلن با وزن مولکولی فوقالعاده بالا |
UHMWPE | ۰.۹۳-۰.۹۴ | ۲۲-۳۴ | مقاومت در برابر سایش و ضربه عالی، ضریب اصطکاک کم، مقاومت شیمیایی خوب |
تفاوتهای اصلی بین انواع پلی اتیلن عبارتند از:
چگالی: چگالی پلی اتیلن بر خواص فیزیکی آن از جمله استحکام، انعطاف پذیری و مقاومت شیمیایی آن تأثیر میگذارد. LDPE کمترین چگالی را دارد در حالی که HDPE بالاترین چگالی را دارد.
استحکام کششی: استحکام کششی به حداکثر تنشی اطلاق میشود که یک ماده قبل از شکستن تحت کشش میتواند تحمل کند. HDPE بالاترین استحکام کششی را دارد و پس از آن LLDPE و UHMWPE قرار دارند در حالی که LDPE کمترین استحکام کششی را دارد.
خواص کلیدی: هر نوع پلی اتیلن دارای خواص منحصر به فرد خود است که آن را برای کاربردهای خاص مناسب میکند.
به طور کلی، انتخاب پلی اتیلن به الزامات کاربردی خاص بستگی دارد و درک تفاوت بین انواع پلی اتیلن میتواند به تصمیم گیری آگاهانه کمک کند.
علاوه بر وزن مولکولی و چگالی، عوامل دیگری نیز میتوانند بر خواص گریدهای پلی اتیلن تأثیر بگذارند، مانند فرآیند ساخت و افزودن مواد افزودنی مختلف. برخی از این عوامل عبارتند از:
فرآیند ساخت
پلی اتیلن را میتوان از طریق روشهای مختلفی مانند پلیمریزاسیون فشار بالا یا کم فشار تولید کرد. فرآیند تولید میتواند بر وزن مولکولی و انشعاب پلیمر تأثیر بگذارد که میتواند بر خواص مکانیکی و سایر ویژگیهای ماده تأثیر بگذارد.
افزودنیها
افزودنیهای مختلفی را میتوان به پلی اتیلن اضافه کرد تا خواص آن را اصلاح کند یا عملکرد آن را افزایش دهد. به عنوان مثال، رنگدانهها را میتوان برای ایجاد رنگ اضافه کرد، در حالی که آنتی اکسیدانها را میتوان برای بهبود مقاومت مواد در برابر تخریب ناشی از قرار گرفتن در معرض گرما و نور اضافه کرد.
کوپلیمرها
پلی اتیلن را میتوان به عنوان کوپلیمر نیز تولید کرد که شامل افزودن مونومر دوم به فرآیند پلیمریزاسیون است. کوپلیمرها میتوانند خواص مکانیکی مواد مانند چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه را بهبود بخشند.
انتخاب گرید پلی اتیلن مناسب به الزامات کاربردی خاص مانند خواص مکانیکی مورد نظر، مقاومت شیمیایی و پایداری UV بستگی دارد. برای انتخاب مناسبترین گرید پلی اتیلن برای یک کاربرد خاص، توجه به تمام عواملی که میتوانند بر عملکرد و ویژگیهای مواد تأثیر بگذارند، ضروری است.