پلی اتیلن در چه مواردی استفاده می شود؟

پلی اتیلن در چه مواردی استفاده می شود؟

هانس فون پچمن برای اولین بار در سال ۱۸۹۸ پلی ‌اتیلن را سنتز کرد. این شیمیدان آلمانی هنگام بررسی دیازومتان، گازی که برای تبدیل اسیدهای کربوکسیلیک به متیل استر استفاده می‌شود، به‌طور تصادفی پلی‌ اتیلن را اختراع کرد. پلی اتیلن که با نام PE نیز شناخته می‌شود، رایج‌ترین پلاستیک در مصارف خانگی و صنعتی امروزی است به طوری که 34 درصد از کل بازار پلاستیک را در سال ۲۰۱۹ به خود اختصاص داده است. این ماده در کیسه‌های پلاستیکی، بطری‌های شوینده، مخازن مواد شیمیایی، لوله‌ها، کفپوش‌ها، ابزارهای برقی و اسباب‌ بازی‌های کودکان یافت می‌شود. علامت اختصاری PE روی بسته ‌بندی‌های ساخته شده از پلی اتیلن قابل مشاده است. این یکی از متنوع‌ترین و بادوام‌ترین پلاستیک‌های مورد استفاده امروزی است، اما چقدر در مورد آن می‌دانید؟ در اینجا، هدف ما پاسخ به هر چه بیشتر سوالات در مورد PE است، و از ساده‌ترین آنها شروع می‌کنیم.

پلی اتیلن چیست؟

پلی ‌اتیلن یک پلیمر مصنوعی ترموپلاستیک با چگالی ذرات بالا است. مانند اکثر پلاستیک‌ها، این ماده یک هیدروکربن است و ساده‌ترین ساختار اساسی را در بین تمام پلیمرها دارد که یک زنجیره تکراری از ۲ اتم کربن و ۴ اتم هیدروژن n(C₂H₄) ایجاد می‌کند. این ساختار مولکولی ساده، امکان تولید پلیمری بسیار تطبیق ‌پذیر با چگالی ذرات بالا را فراهم می‌کند که می‌تواند چندین بار ذوب شده و به هر شکلی درآید. چگالی بالای ذرات همچنین به این معنا است که پلی ‌اتیلن در برابر آب، اسید و میکروب مقاوم بوده و یک مانع ایده‌آل برای ظروف مایع و شیمیایی ایجاد می‌کند.

پلی اتیلن چگونه ساخته می شود؟

پلی‌ اتیلن ازطریق پلیمریزاسیون اتیلن یا اتن (CH₂=CH₂)، یک ترکیب آلی و گاز بی‌رنگ مشتق شده از نفت یا گاز طبیعی، تولید می‌شود. پلیمریزاسیون فرآیندی است که طی آن مونومرها (ذرات منفرد) برای ایجاد پلیمرها (زنجیره‌هایی از ذرات چندگانه) ترکیب می‌شوند. برخی از انواع پلی‌ اتیلن مانند بیوپلی ‌اتیلن از اتانول حاصل از منابع گیاهی هیدروکربن‌ها مانند چغندر قند، نیشکر یا دانه گندم ساخته می‌شوند.

چند نوع پلی اتیلن وجود دارد؟

از آنجا که پلی‌ اتیلن یک پلیمر همه‌ کاره است، می‌توان آن را با چگالی‌های ذرات مختلف تطبیق داد و دستکاری کرد که به آن خواص مختلفی می‌دهد. این خواص، آن را برای کاربردهای مختلف مفید می‌سازد.

1. پلی اتیلن سنگین (HDPE)

HDPE با چگالی ذرات تا 0.96 گرم بر سانتی‌متر مکعب، یک پلاستیک سخت با ساختار بلوری بالا است که برای ظروف، لوله‌ها و تخته‌های برش مناسب است. این نوع پلی‌ اتیلن بسیار بادوام است.

2. پلی اتیلن سبک (LDPE)

چگالی ذرات LDPE برابر با 0.92 گرم بر سانتی‌متر مکعب است که ممکن است چندان با PE سنگین فاصله نداشته باشد، اما تفاوت زیادی در خواص ایجاد می‌کند. LDPE یک پلاستیک نرم و انعطاف‌ پذیر است که برای ساخت کیسه‌های پلاستیکی، فیلم‌های کششی و ورق‌های پلی‌ اتیلن استفاده می‌شود. همچنین استحکام کششی کمتری نسبت به HDPE دارد؛ به این معنا که به راحتی کشیده و ضعیف می‌شود.

3. پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE)

MDPE با محدوده چگالی 0.926-0.940 گرم بر سانتی‌متر مکعب تعریف می‌شود و از نظر انعطاف ‌پذیری بین LDPE انعطاف ‌پذیر و چقرمگی HDPE قرار می‌گیرد. این ماده اغلب برای لوله‌ها و تیوب‌های انعطاف ‌پذیر و همچنین مخازن ذخیره‌ سازی مایعات مانند مخازن آب و نفت استفاده می‌شود.

4. بیوپلی ‌اتیلن یا پلی‌ اتیلن تجدید پذیر

در تلاش برای دور شدن از پلاستیک‌های مبتنی بر سوخت‌های فسیلی، محققان شیمی روش‌هایی را برای ساخت پلی ‌اتیلن از منابع تجدیدپذیر، که در این مورد به معنای گیاهان است، توسعه داده‌اند. در حالی که اکثر انواع پلی ‌اتیلن از نفت و گاز مشتق می‌شوند، هیدروکربن‌های موجود در این محصولات تجدید ناپذیر در اصل از مواد گیاهی باستانی هستند. گیاهانی مانند چغندر قند، نیشکر و گندم در حین رشد فتوسنتز می‌کنند تا انرژی خورشیدی را به صورت گلوکز ذخیره کنند. گلوکز را می‌توان با استفاده از مخمر تخمیر کرد تا اتانول و دی اکسید کربن تولید شود. سپس اتانول با اسید سولفوریک در دمای بالا واکنش داده می‌شود تا اتیلن و آب تشکیل شود. سپس این اتیلن به همان روشی که اتیلن از نفت یا گاز اتان برای تولید پلی اتیلن استفاده می‌شود، پلیمریزه می‌شود. بیوپلی اتیلن از نظر شیمیایی مشابه پلی اتیلن از منابع دیگر است، اما باتوجه به منبع تولید شده از آن، تجدیدپذیر گفته می‌شود.

بیوپلی ‌اتیلن لزوماً به خودی خود جایگزین پایداری برای سایر پلاستیک‌ها نیست زیرا در برابر تجزیه میکروبی مقاوم است و بنابراین در محیط زیست تجزیه زیستی نمی‌شود. جایگزینی تمام پلی ‌اتیلن با بیوپلی ‌اتیلن به مقادیر زیادی زمین و آب برای پرورش مواد اولیه تولید اتانول نیاز دارد. با این حال، این منبع تجدیدپذیرتری برای پلاستیک نسبت به تولید مبتنی بر نفت یا گاز است زیرا CO₂ آزاد شده در طول فرآیند تخمیر اتانول همان CO₂ است که در مرحله رشد گیاهان از جّو جذب می‌شود و این امر این پلاستیک را بدون شک به یک پلاستیک "خنثی از کربن" تبدیل می‌کند. همچنین پلی اتیلن منبسط شده (EPE) وجود دارد که یک فوم قوی است که برای ضد ضربه بودن استفاده می‌شود. همچنین پلی اتیلن منبسط شده (EPE) وجود دارد که یک فوم قوی است که برای ضد ضربه بودن استفاده می‌شود.

برخی از کاربردهای رایج پلی اتیلن در صنعت

به دلیل مقاومت بالای پلی اتیلن در برابر خوردگی شیمیایی، در محیط‌های صنعتی اغلب از محصولات پلی اتیلن در موقعیت‌هایی که مواد شیمیایی و سوخت‌ها یافت می‌شوند، استفاده می‌شود. این پلیمر همچنین عایق خوبی در برابر رسانش الکتریکی است. در مجموع، از پلی اتیلن در تولید ظروف نگهداری مواد شیمیایی، لوله‌های شیمیایی و سوختی، کفپوش مقاوم در برابر مواد شیمیایی، ورق‌های فوم PVC، کلاف‌های کابل فیبر نوری، قطعات خودرو، پوشش ابزار برقی، لوله‌ها و شیرآلات استفاده می‌شود.

پلی اتیلن در بخش هوافضا

پلی اتیلن، همانطور که همه می‌دانیم، یک ترموپلاستیک همه کاره با مقاومت شیمیایی بالا، خواص مکانیکی منحصر به فرد و جذب رطوبت کم است. PE نقش مهمی در تولید قطعات هوافضا دارد از جمله عایق سیم و کابل، کانال کشی و حتی بسته بندی قطعات تولید شده در این صنعت.

1. عایق سیم و کابل

پلی اتیلن به عنوان ماده عایق برای سیم و کابل در کاربردهای هوافضا مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل خواص عالی عایق الکتریکی و مقاومت در برابر رطوبت، PE برای محافظت از سیم کشی برق در برابر عوامل محیطی مناسب است و همچنین عملکرد و ایمنی قابل اعتمادی را در سیستم‌های هواپیما تضمین می‌کند.

2. کانال کشی

پلی ‌اتیلن در هوافضا برای پایپینگ و تیوبینگ، به ‌ویژه در سیستم‌های انتقال سیالات و سوخت، کاربرد دارد. مقاومت شیمیایی و نفوذ پذیری کم آن در برابر مایعات و گازها، آن را برای انتقال سیالات مختلف از جمله سوخت، سیالات هیدرولیک و خنک‌ کننده‌ها مناسب می‌سازد.

3. بسته‌ بندی و محافظت

پلی اتیلن اغلب در بخش هوافضا برای بسته بندی و محافظت از قطعات استفاده می شود. این ماده به عنوان یک ماده ضربه گیر از اجزای ظریف در حین حمل و نقل و جلوگیری از آسیب در اثر ضربه یا لرزش به کار می رود. خواص جذب ضربه پلی اتیلن، آن را به انتخابی مناسب برای بسته بندی تجهیزات الکترونیکی حساس، ابزارها و سایر اجزای هوافضا تبدیل می کند.

برخی از کاربردهای پلی اتیلن در مصارف خانگی

پلی ‌اتیلن به عنوان یک پلاستیک مقاوم در برابر مواد شیمیایی، بادوام و ارزان، کاربردهای خانگی زیادی دارد از جمله لوله‌ها، تخته‌های برش، دستگیره برای لوازم آشپزخانه، کیسه‌های پلاستیکی، اسباب ‌بازی‌های کودکان، بطری‌های نوشیدنی، بسته بندی، فیلم‌های کششی مانند فیلم‌های چسبنده، بسته بندی حباب دار.

آیا پلی اتیلن زیست تخریب پذیر است؟

از آنجا که پلی‌ اتیلن در برابر هضم و تخریب میکروبی مقاوم است، زیست ‌تخریب‌ پذیر نیست و در خاک تجزیه نمی‌شود. همیشه در صورت امکان، محصولات پلی‌ اتیلن را بازیافت می‌کنند. بازیافت پلی ‌اتیلن امکان‌ پذیر است زیرا یک ترموپلاستیک است؛ به این معنا که می‌توان آن را بارها ذوب کرد و به شکل جدید درآورد. HDPE پلاستیکی است که در بطری‌های شیر و محصولات شوینده یافت می‌شود و قابل بازیافت است. پلی‌ اتیلن ترفتالات (PET) نیز به میزان بالایی قابل بازیافت است. LDPE نیز یک پلاستیک انعطاف‌ پذیر است که در تولید کیسه‌های نان، کیسه‌های خرید و بسته ‌بندی مجلات کاربرد دارد. این پلاستیک قابلیت بازیافت بالایی دارد. به عبارت دیگر، پلی ‌اتیلن در شکل جامد خود یک پلاستیک غیرسمی است و برای بسته ‌بندی مواد غذایی، ظروف آشپزخانه و محصولات مرتبط با مواد غذایی استفاده می‌شود.