انواع پلی اتیلن: تفاوت گریدهای مختلف پلی اتیلن

پلیمرها، در عین حال که یکی از پرکاربردترین مواد مورد استفاده در صنایع مختلف و استفاده روزانه مردم هستند، به دلیل تنوع زیادی که دارند در بیشتر موارد با یکدیگر اشتباه گرفته می‌شوند. مردمی که سررشته‌ای از علم شیمی، مواد، پلیمر و … ندارند، همه مواد پلیمری را به اسم پلاستیک می‌شناسند.

ولی افرادی که دید تخصصی‌تری نسبت به این حوزه دارند، ماجرا را به شکل دیگری می‌بینند! پلیمرها انواع مختلفی دارند که پلی اتیلن‌ها، پلی پروپیلن‌ها، پلی استایرن‌ها و … جز معروفترین پلیمرها هستند که در این بین، پلی اتیلن کاربردهای فراوانی دارد و دنیای گسترده‌ای از گریدهای مختلف با کاربردهای متفاوت است.

پلی اتیلن (پلی‌تن یا پلی‌اتن) یکی از اصلی‌ترین اعضا گروه بزرگ پلی الفین‌هاست که به عنوان پرمصرف‌ترین پلیمر مصرف‌شده در دنیا مشهور است. بیش از ۳۲ درصد از کل پلاستیک‌های دنیا (تقریباً بیش از ۱۰۰ میلیون تن) از این پلیمر به‌دست می‌آید.

پلی اتیلن از گریدهای مختلفی مانند

 پلی اتیلن سنگین (HDPE)، 

پلی اتیلن سبک (LDPE)، 

پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE)، 

پلی اتیلن با دانسیته متوسط (MDPE) و پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMW PE) تشکیل شده است.

ویژگی گریدهای پلی اتیلن بسته به نوع گرید و کاربردشان گاهی مشابه و گاهی نیزکاملا با یکدیگر متفاوت هستند.

شرکت شمس جاوید، به عنوان یکی از بزرگترین تولیدکنندگان انواع گرانول پلی اتیلن، قصد دارد تا در ادامه به صورت کامل به تفاوت گریدهای مختلف پلی اتیلن در قالب متن و جدول بپردازد. با ما همراه باشید.

دسته‌بندی گریدهای مختلف پلی اتیلن

پلی اتیلن از پلیمریزاسیون اتیلن به‌دست می‌آید.

این پلیمر بسته به نوع کاتالیست مورد استفاده و کومونومر افزوده شده در هنگام پلیمریزاسیون و وزن مولکولی به چند دسته بزرگ

پلی اتیلن سنگین (HPDE)،

پلی اتیلن سبک (LDPE)،

پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE)،

پلی اتیلن با دانسیته متوسط (MDPE) و پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE) تقسیم بندی می‌شود.

در بین این گرید ها سه دسته پلی اتیلن‌های HPDE، LDPE، LLDPE جزء پرمصرف‌ترین‌ها هستند و دو گرید دیگر MDPE، UHMWPE تنها در مصارف خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شکل۱) دسته‌بندی گریدهای مختلف پلی اتیلن

مشخصات انواع پلی‌اتیلن

۱) پلی‌اتیلن سبک (LDPE)

شاخه‌های جانبی در این پلیمر به شکل تصادفی به یکدیگر متصل می‌شوند و شکل بسیار نامنظمی را ایجاد می‌کنند. در این ماده، تعداد شاخه‌ها بیشتر و بلندتر و زنجیره‌های مولکولی فاصله بیشتری از یکدیگر دارند، بنابراین میزان کریستال (بلورینگی) و چگالی در این دسته کمتر از بقیه گریدهای این ماده است.

این چگالی کم پلی اتیلن LDPE باعث تولید ماده بسیار اتعطاف پذیر با خواص منحصر به فرد می‌شود.  در بیشتر موارد پلی اتیلن LDPE برای تولید بسته بندی‌ها، ورقه‌های پلیمری و انواع فیلم‌های پلیمری (فیلم بادی) به کار می‌رود.

جدول۱) مشخصات گریدهای مختلف پلی اتیلن سبک

۲) پلی‌اتیلن سنگین (HPDE)

ساختار این پلی اتیلن به دلیل ماهیت زنجیره پلیمری، نسبت مقاومت به چگالی بالایی دارد. با توجه به پایین بودن تعداد شاخه‌ها و همچنین کوچک بودن آن‌ها، میزان بلورینگی درآن بالا و در نتیجه چگالی آن بین ۰.۹۷ – ۰.۹۴ است. پلی اتیلن HDPE بسته به وزن مولکولی زنجیره پلیمری، کاربردهای بسیار متنوعی دارد.

از گریدهای معروف این محصول،می‌توان به پلی اتیلن سنگین تزریقی اشاره کرد که کاربردهای فراوانی دارد. معمولا از گریدهای با وزن سبک‌تر جهت فرآیند تزریق و برای تولید محصولات تزریقی مانند ظروف آشپزخانه و اسباب بازی استفاده می‌شود.

گریدهای با وزن مولکولی سنگین‌تر جهت تولید فیلم‌های پلیمری و ظروف بادی جهت بسته‌بندی محصولات به کار برده می‌شوند و گریدهای فوق سنگین برای تولید لوله‌های پلی‌اتیلن جهت انتقال آب و مایعات در سطح شهر و کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

جدول۲) مشخصات گریدهای مختلف پلی اتیلن سنگین

۳) پلی اتیلن سبک خطی (LDPE)

پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE) و پلی اتیلن بسیار سبک خطی (VLDPE)، طیف وسیعی از پلی اتیلن‌ها از شفاف و الاستومری تا کدر و سفت و خشک را شامل می‌‌شوند. از این گریدها در مواقعی که سفتی و مقاومت بالا در کنار چگالی پایین و انعطاف پذیری بالا مد نظر باشد، استفاده می‌شود. کاربرد مهم LLDPE در تولید فیلم‌های پلاستیکی مانند فیلم بادی، فیلم ریخته گری، پوشش اکستروژن و بسته بندی مواد غذایی است.

پلی اتیلن بسیار سبک خطی (VLDPE) نیز با افزایش درصد کومونومر بدست می‌آید که از خواص این پلیمر می‌توان به چگالی بسیارکم و همچنین خواصی مانند شفافیت، نرمی و چقرمگی اشاره کرد، علاوه بر این، در تولید لوله‌های پزشکی و بسته بندی گوشت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

جدول۳) مشخصات گریدهای مختلف پلی اتیلن سبک خطی

۴) پلی‌اتیلن UHMWPE

پلیمری بسیارخاص که دارای وزن مولکولی بسیار زیادی است و توسط کاتالیزورهای متالوسن تولید می‌شود.

این پلیمر دارای مقاومت سایشی عالی، مقاومت ضربه و شیمیایی بسیار زیاد و ضریب اصطکاک کم است. پلی اتیلن UHMWPE به دلیل داشتن خواص مکانیکی و فیزیکی مناسب، طول عمر بالا و سازگاری با بدن انسان، در تولید زانو، آرنج و دیگر مفاصل استخوانی بدن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

۵) پلی اتیلن MDPE

MDPE پلی اتیلنی با وزن مولکولی متوسط و ترکیبی از LDPE و HDPE است که خواصی مشابه این دو پلیمر را ارائه می‌دهد. در مقایسه با HDPE مقاومت در برابر لغزیدن بالاتر ولی سختی پایین تری دارد.

کاربرد این پلیمر در ساخت لوله و اتصالات گاز و فیلم‌های بسته بندی است.

خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی پلی‌اتیلن ها

خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی پلی اتیلن‌ها تا حد زیادی به یکدیگر وابسته‌اند. در جداول زیر، این خواص را برای گریدهای مختلف پلی اتیلن مشاهده می‌کنید.

۱- خواص فیزیکی پلی‌اتیلن‌ها

جدول ۴) خواص فیزیکی انواع پلی‌اتیلن‌ها

۲- خواص مکانیکی پلی‌اتیلن‌ها

جدول ۵) خواص مکانیکی انواع پلی‌اتیلن‌ها

۳- خواص شیمیایی پلی اتیلن‌ها

• هیدروکربن غیرقطبی و اشباع، با جرم مولکولی بالا دارای خواص شیمیایی مشابه پارافین
• شکل بلوری به دلیل تقارن ساختاری؛ افزایش چگالی و پایداری مکانیکی و شیمیایی با افزایش بلورینگی
• پایداری شیمیایی بالا
• حلالیت در هیدروکربن‌های آروماتیک مانند تولوئن و زایلن یا حلال‌های کلرینه مانند تری‌کلرو اتان یا تری‌کلرو بنزن در دمای بالاتر از دمای محیط
• عدم جذب آب
• نفوذپذیری کم گازهای قطبی و بخار و عبورپذیری بالای اکسیژن و دی‌اکسیدکربن
• شکننده شدن در صورت قرار گرفتن، در معرض تابش نور خورشید؛ استفاده از کربن بلک به عنوان پایدارکننده اشعه ماورا بنفش
• سوختن آرام با شعله آبی و بوی پارافین

مرجع:

شکرت شمس جاوید

https://shamsjavid.com/blog/differences-of-different-grades-of-polyethylene/