مواد پلیمری در دنیای مدرن امروزی جایگاه ویژه‌ای داشته و مصارف صنعتی، نیمه صنعتی و غیر صنعتی متعددی دارند. یکی از رایج‌ترین و کاربردی‌ترین مواد پلیمری، پلی اتیلن است که در تولید بسیاری از محصولات خصوصاً لوله آب، لوله استخری، لوله گاز و … استفاده می‌شود. پلی اتیلن همانند بسیاری از مواد دیگر می‌تواند بر اساس فاکتورهای مختلفی دسته‌بندی شود و در گریدبندی‌های متعددی قرار بگیرد. در ادامه این مطلب از وینوپلاستیک به بررسی گریدهای پلی اتیلن و تفاوت‌های آن‌ها پرداخته می‌شود.
پلی اتیلن چیست؟
پلی‌اتیلن (پلی‌تن یا پلی‌اتن) در حقیقت یکی از اصلی‌ترین اعضا گروه بزرگ پلی الفین‌هاست و به عنوان پراستفاده‌ترین پلیمر در سراسر دنیا شناخته می‌شود. بیش از 30 درصد از محصولات پلاستیکی در سراسر دنیا از پلی‌اتیلن ساخته می‌شود. این ماده از ویژگی‌های منحصربه‌فردی همچون وزن کم، مقاومت عالی در برابر نور خورشید، مقاومت در برابر مواد شیمیایی، قیمت مناسب، طول عمر بالا، انعطاف‌پذیری عالی و … برخوردار است به همین دلیل جایگزین بسیاری از مواد قدمی شده و با استقبال بی‌نظیری از طرف مردم مواجه گشته است.
فرآیند تولید پلی اتیلن‌ها توسط پلیمریزاسیون گاز بی‌رنگ اتیلن انجام می‌شود و از طریق استفاده از کاتالیست و تغییر 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 در آن‌ها را کنترل کرد. در مقاله‌ای از سایت وینوپلاستیک تحت عنوان ساینو به بررسی لوله‌های ساینو، ویژگی‌ها، قابلیت‌ها و کاربردهای آن پرداخته شده که می‌تواند اطلاعات مفیدی در اختیار خواننده قرار بدهد.
گرید بندی پلی اتیلن
همانطور که گفته شد پلی‌اتیلن می‌تواند بر اساس فاکتورهای مختلفی دسته‌بندی شود و هرکدام می‌توانند از مشخصات منحصربه‌فردی برخوردار باشند. به صورت کلی پلی اتیلن در 3 گرید اصلی دسته‌بندی می‌شود هر چند که گاها آن را به گریدهای بیشتری تقسیم می‌کنند.
پلی اتیلن سنگین یا HDPE
این پلی اتیلن دارای یکی زنجیر پلیمری بدون شاخه است و به همین دلیل از نیروی بین مولکولی بیشتری در زنجیره برخوردار بوده و نسبت به سایر گریدهای دیگر استحکام کششی بیشتری دارد. با توجه به آنکه این پلی‌اتیلن در زنجیره خود شاخه ندارد مقاومت بسیار بالایی در برابر مواد شیمیایی و تنش‌های شکننده دارد اما از طرف دیگر میزان انعطاف‌پذیری آن نیز کمتر است. شرایط واکنش و نوع کاتالیزور در این نوع پلی اتیلن اهمیت بالایی دارد چرا که پلیمریزاسیون آن در فشار و دماهای پایینی انجام می‌شود. مهم‌ترین کاربردهای پلی اتیلن گرید HDPE تولید ظروف نگه‌دارنده سوخت، لوازم تحریر، اسباب‌بازی‌ها، تانکرهای آب، میز و صندلی، تولید اتصالات تزریقی پلی اتیلن و … است.
پلی اتیلن سبک یا LDPE
پلی اتیلن گرید LDPE پلیمری است که دارای زنجیره‌های شاخه‌دار بوده و همین امر باعث می‌شود که از نیروی مولکولی ضعیف و استحکام کششی کمی برخوردار باشد و قادر نباشد به خوبی باهم پیوند برقرار کند. از جمله مهم‌ترین خصوصیات این پلیمرها می‌توان به انعطاف‌پذیر آن اشاره کرد و معمولاً در تولید انواع لوله‌های آب و … استفاده می‌شود. این پلی‌اتیلن می‌تواند به راحتی توسط میکرو ارگانیسم‌ها تجزیه شود.
پلی اتیلن سبک خطی یا LLDPE
پلی اتیلن سبک یا خطی یکی دیگر از گریدهای پلی اتیلن است که در مقایسه با سایر گریدهای دیگر این ماده پلیمری کمترین میزان دانسیته را دارد و معمولاً در فشارهای و دماهای پایین تولید می‌شود. این پلی‌اتیلن می‌تواند در برابر سوراخ شدگی و پارگی مقاومت بالایی داشته باشد و اصولاً در صنایع بسته‌بندی، کیسه‌های حمل مواد سنگین و … استفاده می‌شود.
پلی اتیلن گرید UHMWPE
علاوه بر 3 گرید اصلی پلی اتیلن انواع دیگری از این ماده پلیمری وجود دارند که پلی اتیلن UHMWPE یکی از آن‌ها است. این پلی اتیلن از وزن مولکولی بسیار زیادی برخوردار است و با استفاده از کاتالیزورهای متالوسن تولید می‌شود. پلی اتیلن UHMWPE دارای مقاومت سایشی و ضربه بسیار خوبی است و در برابر مواد شیمیایی مقاومت بالایی دارد. همچنین این ماده با بدن انسان سازگاری بالایی دارد به همین دلیل در تولید مفاصل استخوانی و در صنعت پزشکی کاربردهای متعددی دارد.
پلی اتیلن گرید MDPE MDPE
در حقیقت می‌توان گفت که پلی اتیلن گرید MDPE MDPE ترکیبی از پلی اتیلن‌های LDPE و HDPE است چرا که دارای وزن مولکولی متوسطی بوده و خواصی مشابه این دو گرید دارد. این پلی اتیلن معمولاً در تولید انواع لوله‌ها و اتصالات گاز و همچنین فیلم‌های بسته‌بندی مورد استفاده قرار می گیرد. در مقاله دیگری از سایت وینوپلاستیک تحت عنوان لوله برق به بررسی کامل لوله‌های برق، ویژگی‌ها و کاربردهای آن‌ها پرداخته شده و مطالعه آن خالی از لطف نخواهد بود.
مهم‌ترین خواص شیمیایی پلی اتیلن‌ها
به صورت کلی تمامی گریدهای پلی اتیلن می‌توانند خواص فیزیکی، خواص مکانیکی و خواص شیمیایی متفاوتی داشته باشند و از نظر چگالی، شاخص و سرعت جریان مذاب، درصد کریستالیتی، جرم مولکولی، نفوذپذیری اکسیژن، نفوذپذیری رطوبت، دمای ذوب، مقاومت شیمیایی، استحکام کششی، پایداری محیطی، سختی و … از همدیگر متمایز شوند. از جمله مهم‌ترین خواص شیمیایی پلی‌اتیلن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- این مواد هیدروکربنی غیر قطبی و اشباع، با جرم مولکولی بالا و دارای خواص شیمیایی مشابه پارافین هستند.
- پلی‌اتیلن‌ها به دلیل تقارن ساختاری دارای شکل بلوری بوده و با افزایش میزان چگالی در آن‌ها، پایداری شیمیایی و مکانیکی و همچنین قابلیت بلورینگی افزایش پیدا می‌کند.
- این مواد از پایداری شیمیایی بالایی برخوردارند و میزان جذب آب در آن‌ها بسیار ناچیز است.
- در هیدروکربن‌های آروماتیک مانند تولوئن و زایلن یا حلال‌های کلرینه مانند تری‌کلرو اتان یا تری‌کلرو بنزن در دمای بالاتر از دمای محیط حل می‌شوند.
- نفوذپذیری کم گازهای قطبی و بخار و عبور پذیری بالای اکسیژن و دی‌اکسید کربن
- در صورت قرار گرفتن در معرض نور خورشید شکننده شده اما با استفاده از کربن بلک پایداری آن‌ها افزایش پیدا می‌کند.
- در صورت قرارگیری در معرض آتش به آرامی و با شعله آبی و بوی پارافین می‌سوزند.
جمع‌بندی نهایی
پلی‌اتیلن که از اصلی‌تری اعضای پلی الفین ها به شمار می رود به پلیمری گفته می‌شود که از پلیمریزاسین گاز بی‌رنگ اتیلن تولید می‌شود. این ماده می‌تواند گریدبندی‌های مختلفی داشته باشد که شامل گرید سنگین یا HDPE، گرید سبک یا LDPE، گرید سبک خطی یا LLDPE، گرید UHMWPE و گرید MDPE هستند و هرکدام می‌توانند دارای خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی متفاوتی باشند.
