1- معرفی پلی اتیلن

پلی اتیلن یا پلی اتن یكی از ساده ترین و ارزان ترین پلیمرها است. این ماده از پلیمریزاسیون اتیلن بدست می آید و بطور خلاصه بصورت PE نشان داده می شود. مولكول اتیلن C2H4 (دارای یك بند دو گانه C=C ) است. در فرایند پلیمریزاسیون بند دوگانه هر یك از مونومرها شكسته شده و بجای آن پیوند ساده ای بین اتم های كربن مونومرها ایجاد می شود و محصول ایجاد شد ه یك درشت مولكول است. پلی اتیلن ماده ای جامد، بدون بو، مومی، نیمه شفاف و غیرفعال است كه معمولاً به صورت گرانول تولید می گردد. بنابراین پلی اتیلن می تواند به طیف گسترده ای از مشتقات اتیلن تبدیل گردد . پلی اتیلن یكی از پایدارترین و خنثی ترین پلیمرها است و دارای مقاومت بالائی در برابر مواد شیمیایی می باشد. دارابودن خواص متعدد باعث گردیده ، پلی اتیلن در طیف وسیعی از محصولات استفاده شود . رایج ترین مورد استفاده آن در تولید فیلم های بسته بندی می باشد]1[.

• تاریخچه تولید پلی اتیلن

پلی اتیلن اولین بار به طور اتفاقی توسط شیمیدان آلمانی هنس وان پكما سنتز شد. او در سال ۱۸۹۸، هنگام حرارت دادن دی آزومتان، تركیب مومی شكل و سفیدی را سنتز كرد كه بعدها پلی اتیلن نام گرفت ]2[.

شکل 1-1. ساختمان مولكولی اتیلن و پلی اتیلن

• انواع پلی اتیلن

پلی اتیلن ها خانواد ه ای از رزین ها می باشند كه از طریق پلیمریزاسیون گاز اتیلن ( C2H4 ) بدست می آیند. پلی اتیلن شامل ساختار بسیار ساده ای است، به طوری كه ساده تر از تما م پلیمرهای تجاری می باشد. یك مولكول پلی اتیلن زنجیر بلندی از اتم های كربن است كه به هر اتم كربن دو اتم هیدروژن چسبیده است . گاهی اوقات به جای اتم های هیدروژن در مولكول (پلی اتیلن)، یك زنجیر بلند از اتیلن به اتم های كربن متصل می شود كه به آنها پلی اتیلن شاخه ای یا پلی اتیلن سبك ( LDPE ) می گویند، چون وزن مخصوص آن به علت اشغال حجم بیشتر، كاهش یافته است. در این نوع پلی اتیلن مولكول های اتیلن به شكل تصادفی به یكدیگر متصل می شوند و ساختار ملكولی بسیار نامنظمی را ایجاد می كنند. وزن مخصوص آن بین910/0 تا 925/0 است و تحت فشار و دمای بالا و اغلب با استفاده از پلیمریزاسیون رادیكال آزاد وینیلی تولید می شود . البته برای تهیة آن می توان از پلیمریزاسیون زیگلر- ناتا نیز استفاده كرد ]4[.

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

وقتی هیچ شاخه ای در مولكول وجود نداشته باشد آن را پلی اتیلن خط ی ( HDPE ) می نامند . پلی اتیلن خطی سخت تر از پلی اتیلن شاخه ای است اما پلی اتیلن شاخه ای آسانتر و ارزانتر ساخته می شود. ساختار ملكولی این پلیمر بسیار كریستالی است . پلی اتیلن خطی محصو لی با وزن مولكولی 200000 – 500000 است كه آن را تحت فشار و دماهای نسبتاً پایین پلیمریزه می كنند. وزن مخصوص آن بین 941/0 تا 965/0 است و آن را بیشتر به وسیله ی  فرآیند مشكلی كه پلیمریزاسیون زیگلر – ناتا نامیده می شود، تهیه می كنند. نوعی از پلی اتیلن نیز وجود دارد كه وزن مخصوص آن بین وزن مخصوص این دو پلیمر است یعنی در محدوده ی 926/0 تا 940/ 0 و آن را پلی اتیلن نیمه سنگین یا متوسط می نامند ]4[.

پلی اتیلن با وزن مولكولی بین 3 تا 6 میلیون را پلی اتیلن با وزن مولكولی بسیار بالا یا UHMWPE می نامند و با پلیمریزاسیون كاتالیست متالوسن تولید می كنند. ماده ی مذكور از فرآیندپذیری دشوارتری برخوردار بوده ولی خواص آن عالی است . هنگامی كه از طریق تشعشع یا استفاده از مواد افزودنی شیمیایی، این پلیمر تماماً شبكه ای شود، پلی اتیلن یاد شده دیگر گرما نرم نخواهد بود . این ماده با پخت حین قالبگیر ی یا بعد از آن یك گرما سخت واقعی با استحكام كششی، خواص الكتریكی و استحكام ضربه ای خوب در دامنه ی وسیعی از دما خواهد بود . از این ماد ه برای ساخت الیاف بسیار قوی استفاد ه می كنند تا جایگزین كولار (نوعی پلی آمید) در جلیقه های ضد گلوله گردد، و همچنین صفحات بزرگ آن را می توان به جای زمین های اسكیت یخی استفاده كرد ]4[.

به وسیله‌ی كوپلیمریزاسیون مونومر اتیلن با یك مونومر آلكیل شاخه دار، كوپلیمری با شاخه های هیدروكربن كوتاه بدست می آید كه آن را پلی اتیلن خطی با وزن مخصوص كم یا LLDPE می نامند و از آن اغلب برای ساخت محصولاتی همچون فیلم های پلاستیك استفاده می كنند. طبقه بندی پلی اتیلن ها بر اساس دانسیته آنها صورت می گیرد كه در مقدار دانسیته اندازه زنجیر پلیمری و نوع و تعداد شاخه های موجود در زنجیر دخالت دارد.

پلی اتیلن با دانسیته بالا  (HDPE) :

این نوع پلی اتیلن دارای زنجیر پلیمری بدون شاخه است، بنابراین نیروی بین مولكولی در زنجیرها بالا و استحكام كششی آن بیشتر از بقیه پلی اتیلن ها است. شرایط واكنش و نوع كاتالیزور مورد استفاده در تولید پلی اتیلن HDPE موثر است. برای تولید پلی اتیلن بدون شاخه معمولاً از روش پلیمریزاسیون با كاتالیزور زیگلر-ناتا استفاده می شود.

شکل 1-2- ساختار مولکولی انواع پلی اتیلن ]4[

پلی اتیلن با دانسیته پایین (LDPE) :

این نوع پلی اتیلن دارای زنجیری شاخه دار است. بنابراین زنجیرهای LDPE نمی توانند بخوبی با یكدیگر پیوند برقراركنند و دارای نیروی بین مولكولی ضعیف و استحكام كششی كمتری است . این نوع پلی اتیلن معمولا با روش پلیمریزاسیون رادیكالی تولید می شود. از خصوصیات این پلیمر، انعطاف پذیری و امكان تجزیه بوسیله میكروارگانیسم ها است.