آشنایی با مواد پلیمری – جلسه هفتم: پلی اتیلن

پلی اتیلن در نگاه کلی یا پلی اتن یکی از ساده‌ترین و ارزانترین پلیمرها است. پلی اتیلن جامدی مومی و غیر فعال است. این ماده از پلیمریزاسیون اتیلن بدست می‌آید.

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 اشتبا ها 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 کائوچو 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 ۱۰۰سال پیش رواج یافتند ولى در دهه هاى اخیر رشد فزاینده و گوناگونى در صنایع به وقوع پیوست .

پلی اتیلن در یک نگاه

پلی اتیلن در نگاه کلی یا پلی اتن یکی از ساده‌ترین و ارزانترین پلیمرها است. پلی اتیلن جامدی مومی و غیر فعال است. این ماده از پلیمریزاسیون اتیلن بدست می‌آید و بطور خلاصه بصورت PE نشان داده می‌شود. مولکول اتیلن دارای یک بند دو گانه است. در فرایند پلیمریزاسیون بند دو گانه هر یک از مونومرها شکسته شده و بجای آن پیوند ساده‌ای بین اتم‌های کربن مونومرها ایجاد می‌شود و محصول ایجاد شده یک درشت‌مولکول است. واکنش تهیه پلی اتیلن تاریخچه تولید پلی اتیلن اولین بار بطور اتفاقی توسط شیمیدان آلمانی “Hans Von 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 بطور تصادفی توسط “ازیک ناوست” و “رینولرگیسون” در ۱۹۳۳ کشف شد. این دو دانشمند با حرارت دادن مخلوط اتیلن و بنزالدئید در فشار بالا ، ماده‌ای موم‌مانند بدست 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 پلی‌اتیلن را سنتز کرد که این روش اساسی برای تولید صنعتی LDPE در سال ۱۹۳۹ شد.

 نمایه مذاب یا شاخص جریان مذاب Melt Flow Index) MFI)
کاربردی‌ترین نشانه ارتباط دهنده ویژگی‌های پلی اتیلن به متوسط وزن مولکولی است. نمایه مذاب وزن (گرم) پلی اتیلنی است که در عرض ده دقیقه از میان یک روزنه ثابت در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد بیرون می‌آید، و این در حالی است که وزنه استانداردی بر روی پیستون محفظه رانش که حاوی سه گرم پلی اتیلن است، قرار دارد. نمایه مذاب تا حدودی (اما نه دقیق ) نسبت معکوس با گرانروی مذاب دارد. بنابر این با افزایش وزن مولکولی متوسط، کاهش می‌یابد. نمایهٔ مذاب بیشتر، نشان دهندهٔ روانی بیشتر در دماهای فرآورش است. این نماد در اصل برای نشان دادن ویژگی‌های سیلانی (روانی) به عنوان معیاری از قابلیت اکسترود شدن است. به طور کلی با افزایش نمایهٔ مذاب، استحکام کششی، مقاومت پارگی، دمای نرم شدن و چقرمگی پلی اتیلن کاهش می‌یابد.
توزیع وزن مولکولی
توزیع وزن مولکولی (Mw/Mn) نیز اثر بارزی بر روی ویژگیها دارد. با افزایش نسبت Mw/Mn استحکام کششی، دمای نرم شدن و چقرمگی کاهش می‌یابد و شکنندگی و تمایل به ترک برداشتن افزایش می‌یابد.

تفاوت LDPE و LLDPE:

خواص خانواده LDPE مانند استحکام پارگی، مقاومت ضربه، کشش و انعطاف پذیری با افزایش چگالی کاهش می یابد. (هرگاه تعداد و طول زنجیره های جانبی کاهش پیدا کند این امر سبب نزدیک شدن زنجیره های اصلی به هم و کاهش بی نظمی و افزایش بلورینگی و در نتیجه افزایش چگالی می شود).
به عنوان مثال بین سختی و چگالی رابطه مستقیم وجود دارد یعنی با افزایش چگالی، سختی نیز افزایش می یابد، همچنین مقاومت پائین LDPE در برابر روغن با افزایش چگالی بهبود می یابد. فیلم پلی اتیلن به تنهایی نمی تواند خلاء را نگه دارد زیرا مقاومت آن در برابر نفوذ گازها کم است و این مشکل نیز در LLDPE با نزدیک شدن زنجیره های اصلی به هم کمتر دیده می شود. محدودیت های دیگر LDPE نظیر مقاومت خراش پائین، نفوذ بو بالا، جذب گرد و غبار (استاتیک) و مقاومت کم در برابر روغن ها نیز در LLDPE کمی بهبود می یابد.

برای دانلود (جلسه هفتم : پلی اتیلن ) روی تصویر زیر کلیک نمائید