پلی‌اتیلن

پلی‌اتن‌ها یا پلی‌اتیلن‌ها خانواده‌ای از گرمانرمها هستند که از طریق پلیمریزاسیون گاز اتیلن (C2H4) به‌دست می‌آیند. از طریق کاتالیست و 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 را در آن‌ها کنترل کرد. [1] پلیمرهای با وزن مولکولی پایین را به عنوان روان‌کننده (Lubricant) به‌کار می‌برند. پلیمرهای با وزن مولکولی متوسط واکس‌هایی امتزاجپذیر (مخلوط پذیر) با پارافین می‌باشند و نهایتاً پلیمرهایی با وزن مولکولی بالاتر از ۶۰۰۰ در صنعت پلاستیک بیشترین حجم مصرف را به خود اختصاص می‌دهند. پلی اتیلن شامل ساختار بسیار ساده‌ای است، به‌طوری‌که ساده‌تر از تمام پلیمرهای تجاری است. یک مولکول پلی اتیلن زنجیر بلندی از اتم‌های کربن است که به هر اتم کربن دو اتم هیدروژن چسبیده‌است.

پلی‌اتیلن
شناساگرها
شماره ثبت سی‌ای‌اس ۹۰۰۲-۸۸-۴ Y
KEGG C19503 Y
MeSH Polyethylene
به استثنای جایی که اشاره شده‌است در غیر این صورت، داده‌ها برای مواد به وضعیت استانداردشان داده شده‌اند (در 25 °C (۷۷ °F)، ۱۰۰ kPa)
Infobox references

پلی‌اتیلن گرانول

گاهی اوقات به جای اتم‌های هیدروژن در مولکول (پلی اتیلن)، یک زنجیر بلند از اتیلن به اتم‌های کربن متصل می‌شود که به آن‌ها پلی اتیلن شاخه‌ای یا پلی اتیلن سبک (LDPE) می‌گویند؛ چون چگالی آن به علت اشغال حجم بیشتر، کاهش یافته‌است. در این نوع پلی اتیلن مولکولهای اتیلن به شکل تصادفی به یکدیگر متصل می‌شوند و ریخت و شکل بسیار نامنظمی را ایجاد می‌کنند. چگالی آن بین ۹۱۰/۰ تا ۹۲۵/. است و تحت فشار و دمای بالا و اغلب با استفاده از پلیمریزاسیون رادیکال‌های آزاد وینیلی (Free radical polymerization) تولید می‌شود. البته برای تهیهٔ آن می‌توان از پلیمریزاسیون زیگلر ناتا (Ziegler-Natta polymerization)نیز استفاده کرد.

پلی اتیلن سبک (چگالی پایین) عموماً پلی اتیلنی نرم‌تر و دارای بلورینگی کم تری است. این پلیمر معمولاً به صورت گلوله‌ای شکل به بازار عرضه شده و به‌طوری وسیع در کاربردهایی مصرف می‌شود که در آن‌ها شفافیت، خنثی بودن، سهولت فرایند پذیری، پایداری و خواص خوب الکتریکی مد نظر است.

  • وقتی هیچ شاخه‌ای در مولکول وجود نداشته باشد آن را پلی اتیلن خطی می‌نامند. پلی اتیلن خطی سخت‌تر از پلی اتیلن شاخه‌ای است اما پلی اتیلن شاخه‌ای آسان‌تر و ارزان‌تر ساخته می‌شود. ریخت و شکل این پلیمر بسیار کریستالی شکل است. پلی اتیلن خطی محصول نرمالی با وزن مولکولی ۲۰۰۰۰۰–۵۰۰۰۰۰ است که آن را تحت فشار و دماهای نسبتاً پائین پلیمریزه می‌کنند. چگالی آن بین ۹۴۱/۰ تا ۹۶۵/۰ است و آن را بیشتر به وسیلهٔ فرایند مشکلی که پلیمریزاسیون زیگلر ناتا نامیده می‌شود، تهیه می‌کنند. شکل این پلی اتیلن را در تصویر بالا می‌توانید مشاهده کنید.
  • پلی اتیلنی نیز وجود دارد که چگالی آن مابین چگالی این دو پلیمر است یعنی در محدودهٔ ۹۲۶/۰ تا ۹۴۰/۰؛ و آن را پلی اتیلن نیمه سنگین یا پلی اتیلن متوسط می‌نامند.
  • پلی اتیلن با وزن مولکولی بین ۳ تا ۶ میلیون را پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا یا UHMWPE می‌نامند و با پلیمریزاسیون کاتالیست متالوسن تولید می‌کنند. مادهٔ مزبور فرایندپذیری دشوارتری برخوردار بوده ولی خواص آن عالی است. هنگامی که از طریق تشعشع یا استفاده از مواد افزودنی شیمیایی، این پلیمر تماماً شبکه‌ای شود، پلی اتیلن یاد شده دیگر گرما نرم نخواهد بود. این ماده با پخت حین قالب‌گیری یا بعد از آن یک گرما سخت واقعی با استحکام کششی، خواص الکتریکی و استحکام ضربهٔ خوب در دامنهٔ وسیعی از دماها خواهد بود. از آن برای ساخت فیبرهای بسیار قوی استفاده می‌کنند تا جایگزین کولار (نوعی پلی آمید) در جلیقه‌های ضد گلوله کنند؛ و همچنین صفحات بزرگ آن را می‌توان به جای زمین‌های اسکیت یخی استفاده کرد.
  • به وسیلهٔ کوپلیمریزاسیون مونومراتیلن با یک مونومر آلکیل شاخه دار، کوپلیمری با شاخه‌های هیدروکربن کوتاه بدست می‌آید که آن را پلی اتیلن خطی با چگالی کم یا LLDPE می‌نامند و از آن اغلب برای ساخت اشیاءای شبیه فیلم‌های پلاستیکی (کسیه فریزر) استفاده می‌کنند.

پلی اتیلن در یک نگاه

موارد استفاده: به صورت ترموپلاستیک، الیاف، لوله، فیلم و …

مونومر: اتیلن

روشهای پلیمریزاسیون: زنجیر رادیکالی آزاد

ریخت‌شناسی: بسیار بلورین (پلی اتیلن خطی)، بی نظم (آمورف) با درصد تبلور پایین (پلی اتیلن شاخه‌ای)

دمای ذوب: در حدود ۱۲۰–۱۳۰ درجه سانتیگراد

دمای انتقال شیشه‌ای: در حدود ۸۰- درجه سانتیگراد (با توجه به درصد تبلور پلیمر تغییر می‌کند)

انواع کلی پلی اتیلن

ـ تقسیم‌بندی اساسی پلی اتیلن ▪ HDPE پلی اتیلن با دانسیته بالا ▪ LDPE پلی اتیلن با دانسیته پایین ▪ LLDPE پلی اتیلن سبک خطی ▪ VLDPE پلی اتیلن خیلی سبک ▪ UHMWPE پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (کاربردها: جلیقه ضد گلوله و ساخت مفاصل مصنوعی مانند تعویض مفصل زانو و تعویض مفصل ران ) ▪ COPOLYMERSکوپلیمرهای اتیلن -ونیل استر ▪ IONOMERS یونیمرها ▪ PEX پلی اتیلن با اتصالات عرض ▪ PERT پلی اتیلن مقاوم به گرما (کاربرد لوله‌های آب گرم)

پلی اتیلن ها از دسته پلیمر های گرمانرم محسوب میشوند و به محض رسیدن به نقطه ذوب به مایع تبدیل میشوند و همچنین به محض رسیدن به نقطه انجماد فرایند منجمد شدن اتفاق می افتد. سنتز شیمیایی اتیلن که از نفت خام بدست می آید را میتوان پلی اتیلن نامید که به اختصار PE و یا polythene مینامند. وجود کاتالیست و پلیمریزاسیون سبب میشود که شاخص مشخصی از قلی شبکه ای شدن و وزن مولکولی و همین‌طور درجه شاخه ای در آن به‌طور دقیق کنترل شود. دو اتم هیدروژن در کنار دو کربن به صورت زنجیره ای قرار گرفته اند. لوله های LDPE دارای نیرو بین مولکولی هستند و استحکام کششی آنها کمتر است. روش تولید این نوع لوله ها پلیمریزاسیون رادیکالی بوده بنابر این این نوع لوله برای استفاده در مکان هایی که انعطاف پذیری مورد نیاز است استفاده میشود.

گریدها

هر یک از موارد بالا (انواع کلی پلی اتیلن) خود شامل ده‌ها و بلکه صدها گونه مختلف می‌باشد که عبارت لاتین گرید برای آن‌ها استفاده می‌شود، مانند BL3، ۰۰۳۵، ۰۰۷۵، X3 و.. برای مثال BL3 جهت قالبگیری بادی مناسب می‌باشد.

کاربرد
نصب یک لوله از جنس پلی اتیلن سنگین برای یک پروژه جمع‌آوری فاضلاب در مکزیک

پلی‌اتیلن کاربرد فراوانی در تولید انواع لوازم پلاستیکی مورد استفاده در آشپزخانه و صنایع غذایی دارد. از LDPE در تولید ظروف پلاستیکی سبک و همچنین کیسه‌های پلاستیکی استفاده می‌شود. HDPE، در تولید ظروف شیر و مایعات، انواع وسایل پلاستیکی آشپزخانه و مخازن آب پلی اتیلن کاربرد دارد. در تولید لوله‌های پلاستیکی و اتصالات لوله‌کشی معمولاً از MDPE استفاده می‌کنند.

LLDPE به دلیل بالا بودن میزان انعطاف‌پذیری در تهیه انواع وسایل پلاستیکی انعطاف‌پذیر مانند لوله‌هایی با قابلیت خم شدن کاربرد دارد. اخیراً پژوهش‌های فراوانی در تولید پلی اتیلن‌هایی با زنجیر بلند و دارای شاخه‌های کوتاه انجام شده‌است. این پلی اتیلن‌ها در اصل HDPE با تعدادی شاخه‌های جانبی هستند. این پلی اتیلن‌ها ترکیبی، استحکام HDPE و انعطاف‌پذیری LDPE را دارند.

برخی ویژگی‌های پلی اتیلن

مهم‌ترین ویژگی‌های ذاتی پلی اتیلن‌های تجاری برای کاربردهای اصلی عبارت‌اند از:

۱) چگالی ۲) نمایهٔ مذاب ۳) توزیع وزن مولکولی

مواد اولیه پلی اتیلن در تولید منهول‌های پلی اتیلن از مواد پلی اتیلن با گرید ۳۸۴۰ مخصوص روتاری مولدینگ از محصولات پتروشیمی تبریز می‌باشد. قیمت مواد پلی اتیلن تولیدی پالایشگاه تبریز دارای مواد افزودنی آنتی UV می‌باشند و نیازی به افزودن مواد مقاوم دیگر مانند کربن بلک را ندارند و در مقابل نور مستقیم آفتاب مقاومت لازم و مندرج در استاندارد را دارند. شاخص MFR یا همان شاخص جریان مذاب برابر با ۴ و چگالی این نوع پلی‌اتیلن برابر با ۰٫۹۳۸ است.

چگالی

همان‌طور که قبلاً اشاره شد چگالی انواع پلی اتیلن‌ها در محدودهٔ ۰٫۹۱۰ تا ۰٫۹۶۵ دارد و علت اینکه آن را تا سه رقم اعشار ذکر می‌کنند این است که ۰٫۰۰۳ تغییر در چگالی باعث تغییر قابل توجه‌ای در ویژگی‌ها می‌شود. به‌طور کلی با افزایش چگالی، خطی بودن، سفتی، استحکام کششی، استحکام پارگی، دمای نرم شدن، شکنندگی، عمر خمشی، تمایل به ترک برداشتن افزایش می‌یابد. پلی اتیلن‌ها بسته به چگالی، به چهار گونه پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)، پلی اتیلن با چگالی کم خطی (LLDPE)، پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE) و پلی اتیلن با چگالی زیاد (HDPE) تقسیم می‌شوند.

نمایه مذاب یا شاخص جریان مذاب Melt Flow Index) MFI)

کاربردی‌ترین نشانهٔ ارتباط دهندهٔ ویژگی‌های پلی اتیلن به متوسط وزن مولکولی است. شاخص جریان مذاب، وزن پلی اتیلنی (بر حسب گرم ) است که در عرض ده دقیقه از میان یک روزنهٔ (Die) با عرض و طول ثابت در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد بیرون می‌آید، و این در حالی است که وزنهٔ استانداردی بر روی پیستون محفظهٔ رانش که حاوی حدود سه گرم پلی اتیلن است، قرار دارد. شاخص جریان مذاب تا حدودی (اما نه دقیق) نسبت معکوس با گرانروی مذاب دارد. بنا بر این با افزایش وزن مولکولی متوسط، کاهش می‌یابد. شاخص جریان مذاب بالاتر، 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. به‌طور کلی با افزایش شاخص جریان 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.

پلیمریزاسیون زیگلر-ناتا

پلیمریزاسیون از طریق کاتالیزگر زیگلر-ناتا بسیار مفید است، زیرا می‌تواند پلیمرهایی را بسازد که با هیچ روش دیگر قابل ساخت نیستند، مانند پلی‌اتیلن خطی بدون شاخه و پلی‌پروپیلن ایزوتاکتیک. پلیمریزاسیون وینیلی رادیکال آزاد فقط می‌تواند پلی‌اتیلن شاخه‌دار تولید کند[2]


لوله های پلی اتیلن

لوله پلی اتیلن از پرکاربردترین انواع لوله در صنایع مختلف و جهت انتقال انواع سیالات بکار میرود. انواع این لوله‌ها شامل لوله پلی اتیلن تک جداره و لوله پلی اتیلن دوجداره، هر کدام دارای کاربری خاصی هستند و این لوله‌ها کلیه نیازهای یک پروژه را برطرف میکنند.

روند رو برشد استفاده از مواد پلاستیکی و به‌طور خاص پلی اتیلن در صنعت مرهون خواص و مشخصات این مواد و کاربردهای آن می‌باشد که باعث شده است در مدت زمان کوتاهی که از عمر این لوله‌ها ( انواع لوله پلی اتیلن شامل لوله پلی اتیلن تک جداره و لوله دوجداره کاروگیت ) می‌گذرد، پیشرفت چشمگیری در تولید و میزان کاربری در صنایع مختلف را شاهد باشد. لوله تکجداره و لوله دوجداره کاروگیت در صنایع گوناگون و جهت انتقال سیالات بسیار مورد استقبال و توجه قرار گرفته‌اند.

در پنجاه سال گذشته این صنعت با پیشرفتهائی که در زمینه تولید انواع لوله‌های پلی اتیلن و اتصالات پلی اتیلن داشته است خود را به عنوان جایگزین مناسبی برای لوله‌های فلزی ،PVC ، GRP و چدنی مطرح نموده است و توانسته است در اکثر موارد به عنوان جایگزین این قبیل لوله ها خود را مطرح نماید، مدیران پروژه‌های اجرائی در اکثر مواقع راضی شده‌اند که این جایگزینی ( لوله پلی اتیلن با دیگر لوله‌ها ) را بپذیرند. استحکام، دوام و روش نصب آسان لوله و اتصالات پلی اتیلن در این تصمیم گیری بسیار مؤثر بوده است.

امروزه سیستم‌های لوله کشی پلی اتیلن در اکثر پروژه‌های آتش نشانی، پروژه‌های فشار قوی انتقال آب و سیستم‌های انتقال فاضلاب شهری، صنعتی و روستایی، پروژه‌های مخابراتی، کاورینگ کابل و همینطور انتقال گاز طبیعی در محیط‌های صنعتی و شیمیائی مورد استفاده پروژه‌های کوچک و بزرگ قرار دارد.

لوله پلی اتیلن تکجداره (Pe Pipe)

لوله پلی اتیلن و مشخصا لوله پلی اتیلن تکجداره به عنوان اصلی‌ترین محصول با بالاترین استانداردهای کیفیتی تولید می‌شود. کلیه فرایند تولید انواع لوله از لحظه ورود مواد اولیه تا لحظه خروج محصول نهایی ( لوله و اتصالات پلی اتیلن ) از کارخانه، تحت نظارت سخت گیرانه‌ی پرسنل کنترل کیفیت و آزمایشگاه قرار دارد و کلیه اسناد و مدارک به‌صورت مدون و دائم تحت کنترل و نظارت دیگر افراد ذی‌ربط می‌باشد که همگی زیر نظر گروه مدیریت مجموعه می‌باشد.

تولید لوله پلی اتیلن با بالاترین کیفیت ممکن، قابل اطمینان بودن محصولات بواسطه نظارت سخت گیرانه و مدیریت هوشمند فرایند (IMS) تولید محصولات، لوله پلی اتیلن را به بهترین انتخاب در پروژه‌های گوناگون بدل کرده است. البته نباید از خصوصیات مکانیکی فوق‌العاده لوله‌های پلی اتیلن براحتی گذشت که این خصوصیات و تمامی مزیتهای لوله پلی اتیلن و دیگر محصولات در گرو تولید بدون نقص و استفاده از مواد اولیه مناسب و ماشین آلات مدرن و بروز است.

لوله پلی اتیلن از مزایایی اعم از سهولت بارگیری، حمل و نقل آسان به دلیل وزن نسبتاً پایین، نصب سریع و آسان، مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر سایش، مقاومت و واکنش عالی در برابر مواد شیمیایی، جریان پذیری عالی سیال در داخل لوله، اتصال پذیری راحت، انعطاف پذیری بسیار بالا و دارا بودن اتصالات متنوع بهره می‌برد که موارد ذکر شده برخی از خواص و مزایای لوله پلی اتیلن می‌باشد.

گرید لوله پلی اتیلن

لوله پلی اتیلن با گریدهای PE80 , PE63 و PE100 تولید می‌شود که لوله‌ها بهتر است تنها با گرید PE100 تولید مشوند و دیگر گریدهای لوله پلی اتیلن به دلیل خواص ضعیفشان از رده خارج می‌باشند، هرچند هنوز تولید کنندگانی وجود دارند که با این گریدهای ضعیف و از رده خارج لوله تولید می‌نمایند ولی در نهایت بهای تمام شده این نوع لوله‌ها از بهای تمام شده لوله پلی اتیلن PE100 بیشتر می‌باشد.

مواد پلی اتیلنی که جهت تولید این لوله‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد با نوع مواد پلی اتیلن که برای تولید سایر محصولات پلی اتیلنی مورد استفاده قرار می‌گیرد متفاوت می‌باشد. پلی اتیلن در گریدهای مختلفی موجود می‌باشد و هر کدام از این انواع مواد پلی اتیلن جهت کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

خرید لوله پلی اتیلن می‌تواند کاری پیچیده باشد و شما هنگام خرید با اطلاعاتی نامفهوم مواجه شوید که به کار شما نمی‌آید از همین رو اطلاعات خود را در این زمینه کامل و کافی کنید تا با ریزه کاری‌ها و مشخصات لوله پلی اتیلن با کیفیت آشنا باشید.

لوله‌های پلی اتیلن در ایران بر اساس استاندارد INSO 14427-2 موسسه استاندارد ملی ایران تولید می‌شوند و جدول موجود در این استاندارد مرجع تولید و کنترل کیفیت در آزمایشگاه می‌باشد. هرچند خرید لوله پلی اتیلن بسیار راحت می‌باشد، اگر یک تامین کننده با کیفیت و مناسب برای خود انتخاب کنید و آن تولید کننده نیز بتواند تمامی گواهینامه‌ها، استانداردها و شرایط مناسب برای یک خرید عالی و تهیه محصولی عالی و لوله‌هایی با کیفیت را برای شما فراهم کند. البته باید توجه داشته باشید که در سیستم فروش آنلاین لوله پلی اتیلن شما باید کلیه این اعتبارنامه‌ها را ار فروشنده باید دریافت کنید.

موارد استفاده از لوله پلی اتیلن
  • شبکه‌های آبرسانی شهری و روستائی
  • شبکه‌های فاضلاب شهری و روستائی
  • شبکه‌های گاز رسانی
  • شبکه‌های زهکشی
  • سیستم‌های انتقال مایعات و فاضلاب صنعتی
  • شبکه‌های آبیاری تحت فشار (آبیاری قطره‌ای و بارانی)
  • سیستم‌های آبیاری متحرک
  • پوشش کابل‌های مخابراتی و فیبرنوری
  • پوشش کابل‌های برق
  • پوشش لوله‌های فلزی
  • بعنوان کانال‌های تهویه
  • سیستم‌های لایروبی


منابع
  1. «پترونکس». petroneks.com.
  2. https://mychem.ir/edu/simpoly/lev4/ziegler/
در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ پلی‌اتیلن موجود است.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.