خواص و ویژگی انواع پلی اتیلن

پلی‌اتیلن یک پلیمر ترموپلاستیک پرکاربرد است که به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردی مانند استحکام بالا، دوام زیاد و مقاومت در برابر مواد شیمیایی، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده از پلیمریزاسیون مولکول‌های اتیلن ساخته می‌شود و بسته به ساختار و ویژگی‌های فیزیکی خود، در گریدهای مختلفی طبقه‌بندی می‌شود. در این مقاله از هلدینگ سعادت، ویژگی انواع پلی‌اتیلن و کاربردهای آن را بررسی خواهیم کرد.

ویژگی انواع پلی اتیلن چیست؟

پلی‌اتیلن را می‌توان بر اساس عوامل مختلفی مانند وزن مولکولی، چگالی، درجه انشعاب و روش فرآوری به گریدهای مختلفی طبقه‌بندی کرد. در ادامه، برخی از رایج‌ترین گریدهای پلی‌اتیلن و ویژگی‌های آن‌ها معرفی شده‌اند:

پلی‌اتیلن کم‌چگالی (LDPE)

پلی‌اتیلن کم‌چگالی (LDPE) به دلیل وزن مولکولی پایین و درجه انشعاب بالای خود، انعطاف‌پذیری زیادی دارد اما استحکام کششی آن پایین است. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که LDPE در کاربردهایی مانند فیلم‌های پلاستیکی، پوشش‌ها و بسته‌بندی‌ها مورد استفاده قرار گیرد، جایی که نیاز به انعطاف‌پذیری و قابلیت تغییر شکل بالا وجود دارد.

پلی‌اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE)

پلی‌اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE) دارای ساختار خطی با شاخه‌های کوتاه است که موجب افزایش استحکام کششی و چقرمگی آن در مقایسه با LDPE می‌شود. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که LLDPE در تولید کیسه‌های پلاستیکی، فیلم‌های کشسان و لوله‌های انعطاف‌پذیر مورد استفاده قرار گیرد.

پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE)

پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) دارای وزن مولکولی بالاتر و ساختاری متراکم‌تر است که آن را نسبت به LDPE و LLDPE سفت‌تر و مقاوم‌تر می‌کند. این ویژگی‌ها HDPE را برای کاربردهایی مانند ظروف پلاستیکی (مانند پارچ‌های شیر)، اسباب‌بازی‌ها، لوله‌های فاضلاب و انتقال آب و قطعات صنعتی مناسب می‌سازد.

پلی‌اتیلن با وزن مولکولی فوق‌العاده بالا (UHMWPE)

پلی‌اتیلن با وزن مولکولی فوق‌العاده بالا (UHMWPE) به دلیل وزن مولکولی بسیار زیاد، استحکام و چقرمگی بی‌نظیری دارد. این ویژگی‌ها موجب می‌شود که UHMWPE در تولید ایمپلنت‌های پزشکی، زره‌های محافظ، طناب‌های با کارایی بالا و قطعات مقاوم در برابر سایش به کار رود.

پلی‌اتیلن متقاطع (PEX)

پلی‌اتیلن متقاطع (PEX) نوعی از HDPE است که به‌صورت کراس‌لینک شده ساخته می‌شود. این فرآیند باعث افزایش مقاومت حرارتی، استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر مواد شیمیایی می‌شود. PEX معمولاً در لوله‌کشی و سیستم‌های گرمایش از کف تابشی استفاده می‌شود، جایی که مقاومت در برابر حرارت و خوردگی اهمیت دارد.

پلی‌اتیلن با چگالی متوسط (MDPE)

پلی‌اتیلن با چگالی متوسط (MDPE) از نظر چگالی بین LDPE و HDPE قرار دارد و در مقایسه با LDPE، استحکام و چقرمگی بیشتری دارد. این نوع پلی‌اتیلن معمولاً در لوله‌های گاز، پوشش‌های کابل و بسته‌بندی‌های مقاوم مورد استفاده قرار می‌گیرد، جایی که تعادل بین انعطاف‌پذیری و استحکام مهم است.

پلی‌اتیلن با چگالی بسیار کم (VLDPE)

پلی‌اتیلن با چگالی بسیار کم (VLDPE) نسخه‌ای پیشرفته‌تر از پلی‌اتیلن است که دارای چگالی کمتر و انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به LLDPE است. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که VLDPE در تولید بسته‌بندی‌های انعطاف‌پذیر، فیلم‌های لمینیت و آسترهای صنعتی به کار رود، جایی که انعطاف‌پذیری و قابلیت تغییر شکل بالا مورد نیاز است.

این طبقه بندی‌ها می‌تواند به سازندگان کمک کند تا بر اساس خواص فیزیکی و مکانیکی مورد نظر، مناسب‌ترین گرید پلی اتیلن را برای کاربردهای خاص خود انتخاب کنند.

ویژگی انواع پلی اتیلن و گریدهای آن چیست؟

ویژگی انواع پلی اتیلن گریدهای می‌توانند به طرق مختلفی از جمله وزن مولکولی، درجه انشعاب و کریستالی مواد متفاوت باشند. این تفاوت‌ها می‌تواند بر خواص فیزیکی و مکانیکی مواد از جمله انعطاف پذیری، استحکام و مقاومت آن در برابر عوامل محیطی مانند گرما و مواد شیمیایی تأثیر بگذارد. در اینجا برخی از تفاوت‌های اصلی بین گریدهای مختلف پلی اتیلن آورده شده است:

1. وزن مولکولی: پلی اتیلن می‌تواند طیف وسیعی از وزن مولکولی داشته باشد، از خیلی کم برای LDPE تا خیلی زیاد برای UHMWPE. هر چه وزن مولکولی بالاتر باشد، ماده سفت و محکم‌تر خواهد بود.
2. درجه انشعاب: پلی اتیلن می‌تواند سطوح مختلف انشعاب داشته باشد که بر انعطاف‌پذیری و استحکام کششی آن تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال LDPE دارای درجه انشعاب بالایی است که آن را بسیار انعطاف پذیر می‌کند و در عین حال استحکام آن را کاهش می‌دهد.
3. بلورینگی: پلی اتیلن بسته به درجه نظم در ساختار مولکولی آن می‌تواند کریستالی یا آمورف باشد. پلی اتیلن کریستالی سفت‌تر است و نقطه ذوب بالاتری نسبت به پلی اتیلن آمورف دارد.
4. روش پردازش: گریدهای مختلف پلی اتیلن را می‌توان با استفاده از روش‌های مختلف پردازش مانند قالب گیری اکستروژن یا تزریق تولید کرد. این روش‌ها می‌توانند بر خواص مواد مانند چگالی و استحکام آن تأثیر بگذارند.

به طور کلی، انتخاب گرید پلی اتیلن به کاربرد خاص و خواص مورد نظر ماده بستگی دارد. تولید کنندگان می‌توانند بر اساس عواملی مانند استحکام، انعطاف‌پذیری و مقاومت محیطی، درجه ای را انتخاب کنند که به بهترین وجه با الزامات محصول آنها مطابقت داشته باشد.

مشخصات و ویژگی انواع پلی اتیلن

در اینجا جدولی وجود دارد که ویژگی انواع پلی اتیلن را نشان می‌دهد:

توجه: این مشخصات تقریبی است و ممکن است بسته به درجه خاص پلی اتیلن و فرآیند ساخت مورد استفاده متفاوت باشد.

پلی اتیلن UHMWPE چیست؟

UHMWPE مخفف عبارت Ultra-High Molecular Weight Polyethylene است که نوعی پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا و خواص مکانیکی استثنایی است. UHMWPE دارای وزن مولکولی ۳-۶ میلیون گرم در مول است که بسیار بالاتر از سایر ویژگی انواع پلی اتیلن است. این وزن مولکولی بالا به UHMWPE ترکیب منحصر به فردی از استحکام، چقرمگی و مقاومت شیمیایی می‌دهد.

UHMWPE معمولاً در کاربردهایی استفاده می‌شود که به مواد با کارایی بالا نیاز دارند، مانند ایمپلنت‌های پزشکی، زره‌ها و طناب‌های با کارایی بالا. خواص عالی آن آن را برای این کاربردها ایده آل می‌کند، زیرا می‌تواند در شرایط سخت بدون تخریب یا از دست دادن خواص خود مقاومت کند.

برخی از ویژگی‌های کلیدی UHMWPE عبارتند از:

• استحکام و سختی بالا: UHMWPE دارای استحکام کششی و مدول خمشی بالایی است که آن را برای کاربردهای پر استرس مناسب می‌کند.
• چقرمگی بالا: UHMWPE می‌تواند ضربه و شوک را بدون شکستگی تحمل کند و برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر ضربه دارند ایده آل است.
• اصطکاک کم: UHMWPE ضریب اصطکاک پایینی دارد و برای کاربردهایی که نیاز به روغن کاری دارند یا در مواردی که اصطکاک کم مورد نظر است مناسب است.
• مقاومت شیمیایی: UHMWPE در برابر بسیاری از مواد شیمیایی و حلال‌ها مقاوم است و برای استفاده در محیط‌های سخت مناسب است.

به طور کلی، UHMWPE یک ماده همه کاره است که به دلیل خواص استثنایی آن، کاربردهای گسترده ای دارد.

پلی اتیلن MDPE چیست؟

MDPE مخفف پلی اتیلن با چگالی متوسط است که نوعی پلی اتیلن با محدوده چگالی ۰.۹۲۶-۰.۹۴ g/cm3 است. MDPE به دلیل ترکیبی از استحکام، چقرمگی و مقاومت شیمیایی و همچنین سهولت پردازش، یک ماده محبوب است.

MDPE معمولا در کاربردهای مختلفی از جمله لوله‌های گاز و آب، پوشش کابل، بسته بندی و فیلم استفاده می‌شود. خواص آن آن را برای این کاربردها مناسب می‌کند، زیرا می‌تواند در شرایط سخت مقاومت کند و عملکرد عالی ارائه دهد.

برخی از ویژگی‌های کلیدی MDPE عبارتند از:

• استحکام کششی خوب: MDPE استحکام کششی خوبی دارد و می‌تواند قبل از شکستن مقدار متوسطی از تنش را تحمل کند.
• انعطاف پذیری: MDPE انعطاف پذیر است و به راحتی می‌توان آن را شکل داد یا به اشکال مختلف قالب ریزی کرد.
• مقاومت شیمیایی: MDPE در برابر بسیاری از مواد شیمیایی و حلال‌ها مقاوم است و برای استفاده در محیط‌های سخت مناسب است.
• مقاومت در برابر ترک خوردگی استرس محیطی: MDPE در برابر ترک خوردگی استرس محیطی مقاوم است، که می‌تواند زمانی رخ دهد که یک ماده در معرض ترکیبی از تنش و مواد شیمیایی یا سایر عوامل محیطی قرار گیرد.

به طور کلی، MDPE یک ماده همه کاره است که به دلیل ترکیبی از خواص برای طیف گسترده ای از کاربردها مناسب است. سهولت پردازش و مقرون به صرفه بودن آن نیز آن را به ماده ای جذاب برای بسیاری از صنایع تبدیل کرده است.

خواص فیزیکی پلی اتیلن چیست؟

پلی اتیلن به دلیل ترکیب مطلوبی از خواص فیزیکی، یک ماده پلاستیکی پرکاربرد است. برخی از خواص فیزیکی کلیدی پلی اتیلن عبارتند از:

چگالی

پلی اتیلن به دلیل چگالی نسبتاً پایین خود در مقایسه با بسیاری از پلاستیک‌ها شناخته می‌شود. این چگالی بسته به نوع خاص پلی اتیلن می‌تواند از ۰.۸۸ تا ۰.۹۷ گرم بر سانتی‌متر مکعب متغیر باشد. این ویژگی باعث می‌شود پلی اتیلن سبک‌تر از بسیاری از مواد دیگر باشد و به همین دلیل در بسیاری از کاربردها که نیاز به کاهش وزن و افزایش کارایی دارند، استفاده می‌شود.

نقطه ذوب

نقطه ذوب پلی اتیلن به نوع آن بستگی دارد و در محدوده‌ای مشخص قرار دارد. برای پلی اتیلن کم چگالی (LDPE) این نقطه بین ۱۰۵ تا ۱۱۵ درجه سانتی‌گراد است، در حالی که برای پلی اتیلن با چگالی خطی کم (LLDPE) این دما بین ۱۲۰ تا ۱۳۰ درجه سانتی‌گراد متغیر است. پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) دارای نقطه ذوب بالاتری در حدود ۱۳۰ تا ۱۳۵ درجه سانتی‌گراد است، و پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق‌العاده بالا (UHMWPE) نقطه ذوب بالاتری در حدود ۱۳۵ تا ۱۴۵ درجه سانتی‌گراد دارد.

استحکام کششی

پلی اتیلن دارای استحکام کششی خوبی است که بسته به نوع خاص از ۷ تا ۵۰ مگاپاسکال متغیر است. این ویژگی باعث می‌شود پلی اتیلن به عنوان ماده‌ای با قابلیت تحمل فشار و کشش در بسیاری از کاربردها مفید باشد. پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق‌العاده بالا (UHMWPE) بالاترین مقاومت کششی را در بین انواع پلی اتیلن داراست که این ویژگی آن را برای کاربردهای خاص، نظیر زره‌ها و طناب‌های مقاوم، مناسب می‌کند.

خمش

پلی اتیلن دارای خاصیت خمش خوبی است که بسته به نوع آن می‌تواند از ۱۰۰ تا ۳۰۰۰ مگاپاسکال متغیر باشد. این ویژگی به این معناست که پلی اتیلن می‌تواند تحت فشار و تغییر شکل به طور مؤثر مقاومت کند. UHMWPE بالاترین میزان خمش را در بین انواع مختلف پلی اتیلن دارد، که آن را برای کاربردهایی که نیاز به انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر فشار دارند، مناسب می‌کند.

استحکام ضربه

پلی اتیلن به دلیل استحکام ضربه‌ای بالای خود قادر است در برابر ضربات شدید مقاومت کند بدون آنکه دچار ترک خوردگی یا شکستگی شود. این ویژگی آن را برای استفاده در شرایط سخت و در معرض ضربات مکانیکی، مانند لوله‌ها و پوشش‌ها، بسیار مناسب می‌سازد. هنچنین یکی از ویژگی های تعیین کیفیت لوله استحکام در برابر ضربه است. 

مقاومت شیمیایی

پلی اتیلن مقاومت بالایی در برابر بسیاری از مواد شیمیایی و حلال‌ها دارد. این ویژگی آن را به انتخابی ایده‌آل برای کاربردهایی در محیط‌های خشن تبدیل می‌کند، جایی که پلی اتیلن ممکن است در معرض تماس با مواد شیمیایی مختلف قرار گیرد. این مقاومت شیمیایی در انواع مختلف پلی اتیلن مشاهده می‌شود، از جمله در کاربردهایی مانند لوله‌ها و پوشش‌ها.

مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش

پلی اتیلن مقاومت خوبی در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV) دارد که باعث می‌شود برای استفاده در محیط‌های بیرونی، جایی که اشعه UV می‌تواند بر مواد تأثیر بگذارد، مناسب باشد. این ویژگی به ویژه در کاربردهایی مانند پوشش‌ها و بسته‌بندی‌های خارجی اهمیت دارد، جایی که پلی اتیلن باید در برابر تابش نور خورشید و عوامل محیطی دیگر مقاوم باشد.

خواص الکتریکی

پلی اتیلن به عنوان یک عایق عالی شناخته می‌شود و خواص دی الکتریک خوبی دارد. این ویژگی باعث می‌شود که پلی اتیلن در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی، مانند کابل‌ها و عایق‌ها، به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار گیرد، جایی که نیاز به جلوگیری از انتقال جریان الکتریکی و ایجاد پوشش محافظ وجود دارد.

به طور کلی، خواص فیزیکی پلی اتیلن آن را به یک ماده همه کاره مناسب برای طیف گسترده ای از کاربردها، از جمله بسته بندی، ساخت و ساز، ایمپلنت‌های پزشکی و اجزای خودرو تبدیل می‌کند. خواص فیزیکی خاص پلی اتیلن بسته به نوع و فرآیند ساخت مورد استفاده متفاوت است.

خواص شیمیایی پلی اتیلن چیست؟

پلی اتیلن یک ماده شیمیایی مقاوم است که آن را برای استفاده در طیف وسیعی از کاربردها مناسب می‌کند. برخی از خواص شیمیایی کلیدی پلی اتیلن عبارتند از:

مقاومت در برابر اسیدها و بازها

پلی اتیلن در برابر اکثر اسیدها و بازها، حتی اسیدهای قوی مانند اسید سولفوریک و اسید هیدروکلریک و بازهای قوی مانند هیدروکسید سدیم و هیدروکسید پتاسیم، مقاومت بسیار بالایی دارد. این ویژگی باعث می‌شود که پلی اتیلن برای استفاده در محیط‌های شیمیایی خشن و تولید تجهیزات شیمیایی که نیاز به مقاومت در برابر مواد خورنده دارند، مناسب باشد. از این رو، پلی اتیلن در صنایع شیمیایی و پالایشگاهی به عنوان یک ماده مقاوم در برابر این مواد استفاده می‌شود.

مقاومت در برابر حلال‌های آلی

پلی اتیلن مقاومت خوبی در برابر بسیاری از حلال‌های آلی مانند الکل‌ها، آلدئیدها، استرها و هیدروکربن‌ها دارد. این ویژگی موجب می‌شود که پلی اتیلن برای استفاده در ظروف و بسته‌بندی‌هایی که در تماس با این نوع حلال‌ها قرار می‌گیرند، گزینه‌ای ایده‌آل باشد. مقاومت به حلال‌های آلی به پلی اتیلن کمک می‌کند تا در محیط‌های صنعتی و آزمایشگاهی که حلال‌ها و مواد شیمیایی آلی به طور معمول حضور دارند، دوام بیشتری داشته باشد.

مقاومت در برابر اکسیداسیون

پلی اتیلن مقاومت خوبی در برابر اکسیداسیون دارد و به راحتی با اکسیژن واکنش نمی‌دهد. این ویژگی آن را به ماده‌ای مناسب برای کاربردهایی تبدیل می‌کند که احتمال تماس با اکسیژن وجود دارد، مانند لوله‌ها و پوشش‌ها. مقاومت در برابر اکسیداسیون باعث می‌شود که پلی اتیلن در دماهای بالا و شرایط محیطی دشوار عملکرد مطلوبی داشته باشد و از تغییرات شیمیایی ناخواسته جلوگیری کند.

نفوذپذیری گازها

پلی اتیلن دارای نفوذپذیری پایینی در برابر گازها و مایعات است، که این ویژگی آن را برای استفاده در بسته‌بندی‌های مقاوم در برابر گازها یا سیالات مناسب می‌کند. به عنوان مثال، پلی اتیلن در بسته‌بندی مواد غذایی و دارویی که نیاز به حفظ خصوصیات شیمیایی و فیزیکی دارند، بسیار مفید است. این خاصیت موجب حفظ کیفیت مواد نگهداری‌شده و جلوگیری از نفوذ آلودگی‌ها می‌شود.

پایداری حرارتی

پلی اتیلن به دلیل پایداری حرارتی بالای خود، در برابر دماهای بالا مقاوم است و به راحتی تجزیه نمی‌شود. این ویژگی برای کاربردهای صنعتی که ممکن است پلی اتیلن در معرض دماهای بالا قرار گیرد، بسیار اهمیت دارد. به عنوان مثال، پلی اتیلن در تولید لوله پلی اتیلن فاضلابی، قطعات خودرو و تجهیزات صنعتی که در دماهای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند، به خوبی عمل می‌کند و عمر مفید بالایی دارد.

به صورت کلی، خواص شیمیایی پلی اتیلن آن را به ماده ای همه کاره تبدیل می‌کند که برای طیف وسیعی از کاربردها در صنایعی مانند بسته بندی، ساخت و ساز و پزشکی مناسب است. خواص شیمیایی خاص پلی اتیلن بسته به نوع و فرآیند ساخت مورد استفاده متفاوت است.

خلاصه‌ای از خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی پلی اتیلن:

توجه داشته باشید که خواص خاص پلی اتیلن از جمله شاخص جریان مذاب MFI و شرایط تولید می تواند متفاوت باشد.

علت تخریب پلی اتیلن چیست؟

پلی اتیلن یک ماده نسبتاً پایدار است و در برابر بسیاری از اشکال تخریب مقاوم است. با این حال، برخی از عوامل می‌توانند باعث تخریب پلی اتیلن شوند، از جمله:

قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش

پلی اتیلن تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش خورشید یا منابع دیگر دچار تخریب می‌شود. این اشعه باعث شکسته شدن پیوندهای شیمیایی مولکول‌های پلی اتیلن و در نتیجه تغییرات ظاهری مانند تغییر رنگ، خشکی و شکنندگی می‌شود. در طول زمان، این فرآیند می‌تواند موجب کاهش استحکام و دوام پلی اتیلن گردد.

قرار گرفتن در معرض دمای بالا

پلی اتیلن در دمای بالا مستعد تغییرات فیزیکی است. در دماهای بالاتر از حد مجاز، پلی اتیلن می‌تواند نرم و ذوب شود یا تغییر شکل دهد. این تغییرات در ساختار آن می‌تواند منجر به کاهش کارایی، تضعیف خواص مکانیکی و در مواردی تجزیه کامل ماده شود.

قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی

برخی مواد شیمیایی خاص مانند اسیدهای قوی، بازها و مواد اکسیدکننده می‌توانند به پلی اتیلن آسیب برسانند. این مواد قادرند پیوندهای شیمیایی پلی اتیلن را شکسته و باعث خوردگی و تضعیف ساختار آن شوند که در نتیجه آن خواص فیزیکی و مکانیکی پلی اتیلن کاهش می‌یابد.

تنش مکانیکی

پلی اتیلن در برابر تنش‌های مکانیکی مانند کشش، فشرده‌سازی و بارگذاری ضربه‌ای حساس است. تحت این شرایط، پلی اتیلن ممکن است دچار تغییر شکل، ترک‌خوردگی یا شکست شود. این نوع تخریب به ویژه در کاربردهایی که ماده تحت فشار یا بار زیاد قرار دارد، رخ می‌دهد.

پیری

پیری فرآیندی است که در آن خواص پلی اتیلن به تدریج در طول زمان به دلیل عوامل محیطی یا داخلی تغییر می‌کند. در این حالت، پلی اتیلن ممکن است سخت‌تر و شکننده‌تر شود و از خواص انعطاف‌پذیری و استحکام اولیه خود کاسته شود. پیری ممکن است بدون عوامل خارجی خاصی اتفاق بیفتد و در نهایت به کاهش طول عمر مفید پلی اتیلن منجر شود.

نتیجه گیری

پلی‌اتیلن به عنوان یکی از پرمصرف‌ترین پلیمرها در جهان، دارای انواع مختلفی است که هرکدام ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارند. از LDPE انعطاف‌پذیر گرفته تا HDPE مستحکم و UHMWPE با مقاومت فوق‌العاده، هر گرید برای کاربردهای خاصی طراحی شده است. شناخت ویژگی انواع پلی‌اتیلن به تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان کمک می‌کند تا بهترین گزینه را برای نیازهای خود انتخاب کنند. با درک بهتر این پلیمر، می‌توان از قابلیت‌های آن بهینه استفاده کرد و در صنایع مختلف، بهره‌وری بالاتری داشت.