پلی اتیلن چیست؟ [انواع پلی اتیلن + کاربرد]

پلی اتیلن چیست؟

پلی اتن که اغلب به آن پلی اتیلن می گویند، یک پلیمر گرما نرم (ترموپلاستیک) است که از اتیلن به عنوان واحد تکرار شونده ساخته می‌شود. اتیلن یک هیدروکربن اشباع با فرمول شیمیایی C2H4 است و از گاز طبیعی یا نفت خام به دست می‌آید.

پلی اتیلن یک پلاستیک همه کاره و پرکاربرد است که نقش مهمی در زندگی روزمره ما ایفا می کند. پلی اتیلن با استحکام، انعطاف پذیری و مقاومت شیمیایی استثنایی خود به یکی از محبوب ترین انتخاب ها برای بسته بندی، ساخت و ساز و کاربردهای صنعتی تبدیل شده است.

تاریخچه پلی اتیلن و کشف پلی اتیلن

تاریخچه پلی‌اتیلن به سال 1933 برمی‌گردد، زمانی که دو شیمیدان انگلیسی به نام‌های رجینالد گیبسون و اریک فولر این پلیمر را برای اولین بار تولید کردند. اما فرآیند تولید پلی‌اتیلن به صورت صنعتی وارد مراحل گسترده‌تری شد، زمانی که شرکت امپریال کمیکال این فرآیند را بهبود بخشید و در سال 1939، پلی‌اتیلن با عنوان تجاری “پلیتین” به بازار عرضه شد.

در دهه‌های بعد، با پیشرفت‌های فناوری و تحقیقات، فرآیندهای تولید پلی‌اتیلن بهبود یافته و کاربردهای آن در صنایع مختلف گسترش یافت. این پلیمر به دلیل ویژگی‌هایی مانند سبکی، مقاومت در برابر مواد شیمیایی‌، خواص عایق الکتریکی، و مقاومت در برابر رطوبت، به یکی از مهمترین مواد پلیمری در جهان تبدیل شده است.

انواع پلی اتیلن

1. پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE): انعطاف پذیر و مورد استفاده در بسته بندی

2 .پلی اتیلن سبک خطی(LLDPE): انعطاف پذیر با خواص مکانیکی بهتر نسبت به پلی اتیلن سبک مورد استفاده در بسته بندی

3 .پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE): محکم، ایده آل برای ظروف

4 . پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMWPE): بسیار قوی، در ایمپلنت های پزشکی استفاده می شود.

پلی اتیلن در اشکال مختلف از جمله پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)، پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) و پلی اتیلن با چگالی کم خطی (LLDPE)وجود دارد. هر نوع از این پلی اتیلن ها دارای خواص و مزایای منحصر به فرد خود می باشند که آن ها را برای کاربردهای خاص مناسب می کند.

پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) به دلیل نسبت استحکام به چگالی بالا به عنوان پلیمرهای مستحکم شناخته شده است، که آن را برای کاربردهایی که دوام و استحکام لازم می باشد، ایده آل می کند. HDPE معمولا برای لوله های آب، مخازن سوخت و مبلمان فضای باز استفاده می شود. همچنین این ماده در برابر مواد شیمیایی مقاوم است و برای ظروفی که مواد خورنده را ذخیره می کنند استفاده می شود.

پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) انعطاف پذیرتر است و در مقایسه با HDPE چگالی کمتری دارد. معمولاً برای بسته بندی مواد، مانند کیسه های پلاستیکی و بسته بندی، و همچنین بطری ها و لوله ها استفاده می شود. LDPE همچنین به دلیل خواص عایق الکتریکی عالی خود شناخته شده است که آن را برای عایق سیم و کابل مناسب می کند.

پلی اتیلن با چگالی کم خطی (LLDPE) نوعی از LDPE با زنجیره های پلیمری خطی است. این انعطاف پذیری LDPE را با استحکام و چقرمگی HDPE ترکیب می کند. LLDPE معمولا برای بسته بندی فیلم ها، فیلم های کشاورزی و ژئوممبران استفاده می شود. همچنین در کاربردهای قالب گیری چرخشی مانند مخازن ذخیره سازی بزرگ و تجهیزات زمین بازی استفاده می شود.

جدول مقایسه انواع پلی اتیلن ها 

جدول خواص مکانیکی انواع پلی­‌اتیلن­‌ها

فرآیند تولید پلی اتیلن

پلی اتیلن از طریق فرآیندی به نام پلیمریزاسیون تولید می شود که در آن مونومرهای اتیلن به صورت شیمیایی به یکدیگر متصل می شوند تا زنجیره های بلندی از مولکول های پلی اتیلن را تشکیل دهند. فرآیند پلیمریزاسیون را می توان با استفاده از تکنیک های مختلفی مانند فرآیندهای فشار بالا، فشار پایین و فاز گاز انجام داد.

پلیمریزاسیون با فشار بالا شامل قرار دادن مونومرهای اتیلن در حضور یک کاتالیزور در معرض فشارها و دماهای بالا است. این فرآیند LDPE را تولید می کند که دارای ساختار شاخه ای و چگالی کم است. از سوی دیگر، پلیمریزاسیون کم فشار شامل استفاده از یک کاتالیزور و یک مونومر مشترک مانند بوتن یا هگزن برای تولید LLDPE با ساختار خطی است.

پلیمریزاسیون فاز گاز فرآیند پیشرفته تری است که شامل استفاده از یک راکتور بستر سیال و یک کاتالیزور برای تولید HDPE است. این فرآیند کنترل بهتری بر ساختار و خواص پلیمر ارائه می دهد و در نتیجه استحکام و چگالی بالاتری نسبت به LDPE و LLDPE دارد. انتخاب فرآیند پلیمریزاسیون به خواص مورد نظر و کاربرد پلی اتیلن بستگی دارد.

در تولید LDPE پراکسیدهای آلی جهت شروع و کنترل دمای واکنش استفاده می شود. واکنش پلیمریزاسیون نیاز به آغازگرهای مناسبی با هدف شروع زنجیره های پلیمری خواهد شد که بعد از رقیق سازی با یک حلال مناسب در نقاط معینی از راکتور تزریق خواهد شد.

راکتور تولید پلی اتیلن، در صورت امکان کومونومرها به عنوان خوراک به واحد تولیدی وارد می شود و به وسیله کمپرسور بوستر، پرایمری و هایپر تا فشار 2400 بار فشرده خواهد شد. سپس در مرحله بعدی به راکتور اتوکلاو وارد خواهد شد.

بعد از ترکیب مواد و واکنش آن ها با یکدیگر در راکتور اتیلن اضافی وارد چرخه بازیابی و ریکاوری می شود و مجددا به جریان ورودی راکتور متصل می شود. پلیمر ذوب شده با مواد افزودنی ترکیب شده و برای رسیدن به بازده و محصول نهایی وارد اکسترودر می شود.

حدود 27 درصد از تولیدات جهانی PE از طریق فرایند فشار بالا تولید می شود.

فرایند تولید پلی اتیلن سنگین

این نوع پلی اتیلن با گرید HDPE با استفاده از پلیمرایزاسیون دوغابی و راکتور متوالی صورت می پذیرد. به طور کلی متوالی بودن این فرایند موجب تولید انواع پلی اتیلن با کیفیت بالا می شود. فرایند پلیمری شدن به وسیله یک واسطه مانند ان هگزان که وظیفه یکنواخت کردن را در کنار کاتالیست بسیار فعال زیگلر ناتا را دارد، انجام می پذیرد.

برای تولید پلی اتیلن سنگین تزریقی، کاتالیست واسطه یکنواخت کننده و هیدروژن به راکتور وارد می شود. در راکتورهای بعدی فقط اتیلن و بوتن و واسطه یکنواخت کننده به عنوان خوراک وارد می شود. واکنش در راکتورها به صورت متناوب با هدف رسیدن به خلوص بالای HDPE کنترل می شود.

در نهایت محلول دوغابی خارج شده از راکتور وارد سانتریفیوژ می شود و پلیمر از واسط یکنواخت کننده جدا می شود.

پلیمری که شامل هگزان باقی مانده از مراحل قبلی می باشد، در یک خشک کن بستر سیال و بعد به وسیله تجهیزات پودر کننده اضافه های کاتالیست جدا می گردد.

تولید پلی اتیلن سبک خطی LLDPE

اولین راکتور با هدف اطمینان از اختلاط دمایی مناسب طراحی شده است. تحت شرایط کنترل شده و در دمای 75 تا 110 درجه سانتی گراد فشار 20 بار کاتالیست های زیگلر ناتا و متالوسن از منبعی که کاتالیست کروم وجود دارد به طور مستقیم به راکتور تزریق می شود.

برای ساخت پلی اتیلن سبک خطی، در این راکتور بستر سیال که بستر گازی آن شامل گازهای اتیلن، هیدروژن، نیتروژن و کومونومر شروع به تولید شدن می کند. ذراتی که به کیفیت قابل قبول نرسیده باشند توسط گازی که سیکلون ها جمع آوری می شود و مجدد وارد راکتور می شود.

ترکیب شیمیایی و ساختار مولکولی پلی اتیلن ها

کاربرد پلی اتیلن

پلی اتیلن به دلیل خواص چندمنظوره در طیف گسترده ای از صنایع و کاربردها استفاده می شود. در صنعت بسته بندی، معمولا برای کیسه های پلاستیکی، ظروف غذا و بطری ها استفاده می شود. پلی اتیلن همچنین برای بسته‌بندی فیلم‌ها مانند فیلم‌های بسته‌بندی و کشش استفاده می‌شود که محافظت و پایداری محصولات را در حین حمل و نقل فراهم می‌کند.

در صنعت ساختمان از پلی اتیلن برای لوله ها، اتصالات و مواد عایق استفاده می شود. لوله های HDPE به دلیل دوام و مقاومت در برابر خوردگی به طور گسترده برای سیستم های آبرسانی و زهکشی استفاده می شوند. فوم پلی اتیلن همچنین برای اهداف عایق در ساختمان ها استفاده می شود، زیرا دارای خواص عایق حرارتی و صوتی بسیار خوبی است.

در صنعت کشاورزی از پلی اتیلن برای فیلم های گلخانه ای، فیلم های مالچ و لوله های آبیاری استفاده می شود. این فیلم ها به محافظت از محصولات در برابر آفات و شرایط آب و هوایی نامطلوب کمک می کنند، در حالی که لوله های آبیاری توزیع کارآمد آب را برای به حداکثر رساندن محصول تضمین می کنند. پلی اتیلن همچنین برای کیسه های سیلو و فیلم های بسته بندی عدل استفاده می شود که به حفظ خوراک دام و علوفه کمک می کند.

مزایای استفاده از پلی اتیلن ها

پلی اتیلن مزایای بی شماری را ارائه می دهد که آن را به انتخابی ارجح در صنایع مختلف تبدیل می کند. نسبت استثنایی استحکام به وزن آن، آن را به یک ماده سبک وزن و در عین حال بادوام تبدیل می کند که هزینه های حمل و نقل را کاهش می دهد و طول عمر محصول را افزایش می دهد. پلی اتیلن همچنین در برابر مواد شیمیایی، رطوبت و اشعه ماوراء بنفش مقاوم است و برای کاربردهای بیرونی مناسب است.

یکی دیگر از مزایای پلی اتیلن خواص عایق الکتریکی عالی آن است. استحکام دی الکتریک بالایی دارد که از عبور جریان الکتریکی جلوگیری می کند و برای عایق سیم و کابل ایده آل است. پلی اتیلن همچنین در برابر قارچ ها، باکتری ها و پوسیدگی مقاوم است و آن را به گزینه ای بهداشتی برای بسته بندی مواد غذایی و کاربردهای پزشکی تبدیل می کند.

پلی اتیلن یک ماده قابل بازیافت است که به پایداری آن کمک می کند. می توان آن را ذوب کرد و مجدداً به محصولات جدید تبدیل کرد و نیاز به مواد اولیه را کاهش داد و ضایعات را به حداقل رساند. قابلیت بازیافت پلی اتیلن آن را به یک انتخاب سازگار با محیط زیست تبدیل می کند، زیرا به حفظ منابع و کاهش انتشار کربن کمک می کند.

معایب پلی اتیلن

در حالی که پلی اتیلن مزایای متعددی دارد، محدودیت هایی نیز دارد. یکی از معایب اصلی پلی اتیلن آسیب پذیری آن در برابر اکسیداسیون و تخریب در مواجهه با نور خورشید است. اشعه ماوراء بنفش می تواند باعث شکننده شدن مواد و از دست دادن خواص مکانیکی خود در طول زمان شود. برای غلبه بر این، مواد افزودنی مانند تثبیت کننده های UV اغلب به محصولات پلی اتیلن اضافه می شود.

یکی دیگر از معایب پلی اتیلن اشتعال پذیری آن است. پلی اتیلن یک ماده قابل احتراق است و در صورت قرار گرفتن در معرض شعله باز یا دمای بالا می تواند مشتعل شود. با این حال، برای بهبود مقاومت در برابر آتش و کاهش خطر اشتعال، می توان افزودنی های ضد شعله را به پلی اتیلن اضافه کرد.

پلی اتیلن همچنین دارای نقطه ذوب نسبتا پایینی است که استفاده از آن را در کاربردهای با دمای بالا محدود می کند. هنگامی که پلی اتیلن در معرض دمای بالاتر از نقطه ذوب خود قرار می گیرد، می تواند تغییر شکل داده و شکل خود را از دست بدهد. با این حال، می توان با استفاده از گریدهای پلی اتیلن با چگالی بالاتر، که نقطه ذوب بالاتر و مقاومت حرارتی بهتری دارند، این مشکل را کاهش دهد.

آیا پلی اتیلن قابل بازیافت است؟

پلی اتیلن یک ماده بسیار قابل بازیافت است که به پایداری آن کمک می کند. می توان آن را از طریق فرآیندهای مختلف، مانند بازیافت مکانیکی، که در آن ضایعات پلی اتیلن ذوب شده و به محصولات جدید تبدیل می شود، به محصولات جدید بازیافت کرد. از سوی دیگر، بازیافت مواد شیمیایی شامل تجزیه پلی اتیلن به اجزای شیمیایی آن و استفاده از آنها برای تولید مواد جدید است.

بازیافت پلی اتیلن به حفظ منابع، کاهش مصرف انرژی و به حداقل رساندن ضایعات کمک می کند. همچنین تقاضا برای مواد بکر را کاهش می دهد که به نوبه خود ردپای کربن مرتبط با استخراج و تولید آنها را کاهش می دهد. با ترویج بازیافت و استفاده از محصولات پلی اتیلن بازیافتی، می توانیم به یک اقتصاد دایره ای و پایدار کمک کنیم.

قیمت پلی اتیلن در بازار 

شرکت راینه داران فعال در بازار مواد شیمیایی با توجه به دسترسی به منابع معتبر بین المللی، آمادگی کامل جهت تأمین مواد شیمیایی مورد نیاز مشتریان را به طور پیوسته و با قیمت رقابتی دارا می‌باشد.

عوامل موثر بر قیمت پلی اتیلن

عوامل مختلفی بر قیمت پلی اتیلن تأثیر می‌گذارند. در زیر به برخی از این عوامل اشاره می‌شود:

1. قیمت نفت خام: چرخه قیمت پلی اتیلن به طور مستقیم با قیمت نفت خام مرتبط است، زیرا پلی اتیلن از هیدروکربن‌های موجود در نفت تولید می‌شود. افت یا افزایش قیمت نفت خام می‌تواند تأثیر مستقیم بر قیمت پلی اتیلن داشته باشد.
2. قیمت گاز طبیعی: بسیاری از پردازش‌های تولید پلی اتیلن از گاز طبیعی استفاده می‌کنند. لذا، قیمت گاز طبیعی نیز به عنوان یکی از عوامل موثر بر قیمت پلی اتیلن در نظر گرفته می‌شود.
3. تقاضا و عرضه: تقاضا و عرضه در بازارهای جهانی نیز بر قیمت پلی اتیلن تأثیر می‌گذارد. افزایش تقاضا یا کاهش عرضه می‌تواند باعث افزایش قیمت یا کاهش آن شود.
4. هزینه‌های تولید: هزینه‌های مرتبط با فرآیند تولید پلی اتیلن، شامل هزینه‌های انرژی، نیروی انسانی، مواد اولیه و تکنولوژی مورد استفاده نیز به عنوان یکی از عوامل تأثیرگذار در تعیین قیمت محصول مطرح می‌شود.
5. شرایط بازار جهانی: تغییرات در شرایط بازار جهانی، مانند تحریم‌ها، تغییرات سیاسی، گرد و غبارهای اقتصادی و اخبار جهانی نیز ممکن است بر قیمت پلی اتیلن تأثیر بگذارد.
6. تکنولوژی تولید: به‌روز بودن فناوری‌ها و تکنولوژی‌های مورد استفاده در فرآیند تولید نیز می‌تواند به بهبود بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها منجر شده و در نهایت تأثیری بر قیمت پلی اتیلن داشته باشد.

توجه داشته باشید که این فاکتورها با یکدیگر تعامل می‌کنند و تحلیل قیمت نهایی پلی اتیلن نیاز به درنظر گرفتن همه این عوامل دارد.

جمع بندی

پلی اتیلن یک ماده قابل توجه است که طیف گسترده ای از خواص و فواید را ارائه می دهد. پلی اتیلن از انواع مختلف آن مانند HDPE،LDPE و LLDPE گرفته تا کاربردهای رایج آن در بسته بندی، ساخت و ساز و کشاورزی به بخشی جدایی ناپذیر از زندگی روزمره ما تبدیل شده است. استحکام، انعطاف پذیری، مقاومت شیمیایی و قابلیت بازیافت آن را به یک انتخاب همه کاره برای کاربردهای متعدد تبدیل کرده است.

در حالی که پلی اتیلن دارای مزایایی مانند ماهیت سبک وزن، مقاومت در برابر مواد شیمیایی و خواص عایق الکتریکی عالی است، اما محدودیت هایی نیز دارد، از جمله آسیب پذیری آن در برابر اشعه UV، اشتعال پذیری و نقطه ذوب پایین. اثرات زیست محیطی پلی اتیلن یک نگرانی است، اما مدیریت صحیح زباله و شیوه های بازیافت می تواند به کاهش اثرات آن کمک کند.

همانطور که ما به نوآوری و توسعه مواد جدید ادامه می دهیم، شناخت ارزش و پتانسیل پلی اتیلن بسیار مهم است. با استفاده مسئولانه از آن، بازیافت موثر آن، و کاوش جایگزین های پایدار، می توانیم همچنان از خواص منحصر به فرد پلی اتیلن بهره مند شویم و در عین حال اثرات زیست محیطی آن را به حداقل برسانیم.