کاربرد پلی اتیلن در مخازن مواد شیمیایی

استفاده از پلی اتیلن در مخازن نگهداری مواد شیمیایی

مطالعات زیادی باهدف بررسی اثرات پلی اتیلن (PE) در ذخیره سازی مایعات شیمیایی انجام شده است. در اینجا، این مطالعه به بررسی عواملی می پردازد که موجب تخریب مخازن ذخیره مواد شیمیایی و درنتیجه، چگونگی استفاده از پلاستیک‌های پلی اتیلن می شوند. این هدف با بررسی خواص مهم پلی اتیلن سنگین قابل دستیابی است که مواد شیمیایی ذخیره شده در این مخازن ذخیره سازی را تجزیه می‌کند. روش اتصال متقابل پلی اتیلن با روش قبلی و فرایندهای شیمیایی و فیزیکی در اینجا مورد بررسی قرار گرفتند. تاثیر هر عامل بر خواص به دست آمده ازجمله تاثیر درجه اتصال متقابل نیز مورد بحث قرار گرفته است. این روش‌ها به بهبود برخی از ویژگی‌های HDPE در ذخیره سازی مواد شیمیایی کمک می کنند. با این وجود، مشخص شد که نگرانی اصلی استفاده از پلاستیک های پلی اتیلن کرکینگ استرس محیطی (ESC) است که باعث ایجاد ترک های غیرمنتظره در مخازن ذخیره سازی HDPE و درنهایت، تجزیه مواد می شود. از روش یا آزمایش فعلی مورد استفاده (بِنت استریپ) ​​برای تعیین مقاومت پلی اتیلن در برابر ESC و تکنیک‌های مورد استفاده برای کنترل و نظارت به تفصیل مورد بحث قرار گرفتند. درنتیجه، رابطه بین چگالی پلی اتیلن و حساسیت ESC مشاهده شد. با این حال، مشخص شد که تنها با تکیه بر چگالی به عنوان یک پیش بینی کننده ESC در پلی اتیلن در مواجهه با مواد شیمیایی ناکافی است و به مطالعات بیشتری برای بررسی دیگر پارامترها که برای حضور ESC در پلی اتیلن نقش دارند نیاز است. این مطالعه همچنین پیشنهاد می کند که تحقیقات آتی بایستی بر روی مطالعه مقاومت ESC در کامپوزیت‌های پلی اتیلن پرشده با نانو مواد یا گونه های زیست تخریب پذیر پلی اتیلن متمرکز باشند زیرا این مواد به راحتی ذخیره می شوند.

پلاستیک ها که به عنوان پلیمر نیز شناخته می شوند، به یک کلاس اصلی از مواد مهندسی تبدیل شده اند. پلیمرها موادی هستند که مولکول های آنها جرم مولی بالایی دارد و از تعداد نسبتا زیادی واحدهای تکرار شونده، طبیعی و مصنوعی تشکیل شده اند. آنها همچنین به دلیل چندین ویژگی مفید (مکانیکی، فیزیکی، شیمیایی و نوری) به عنوان مخازن ذخیره مواد شیمیایی برای کاربردهای صنعتی استفاده می شوند. درمقایسه با فلزات، پلیمرها به طور کلی با چگالی، استحکام، مدول الاستیک کمتر، رسانش حرارتی و الکتریکی، مقاومت بالا در برابر خوردگی بالا و هزینه تولید شناخته می‌شوند. بنابراین، این دلیل افزایش سریع فرآوری پلاستیک به صورت سالانه است. امروزه، آنها در کاربردهای صنعتی متعدد بر فلزات ترجیح داده می‌شوند. با این حال علت عدم توسعه آنها تا به امروز این است که اگر این ضایعات در درازمدت استفاده نشوند، بر محیط زیست تاثیر می گذارند. درطول سال ها تحولاتی باهدف اصلاح این مشکل با بازیافت مهمترین پسماندها صورت گرفته است.

تاریخچه پلی اتیلن

بسیاری از مواد پلاستیکی در زیرمجموعه پلیمری قرار می گیرند. با این حال، در این مطالعه مروری پلاستیک پلی اتیلن (PE) مورد بحث قرار خواهد گرفت. انگیزه این مطالعه تقاضای فزاینده پلی اتیلن در ساخت مخازن ذخیره مواد شیمیایی است. پلی اتیلن تاریخچه قابل توجهی با بیش از یک قرن دارد. در سال 1898، شیمیدان آلمانی هانس فون پچمن برای اولین بار ماده مومی شکلی را سنتز کرد که پلی اتیلن نامیده می شود اما تا حد زیادی مورد توجه قرار نگرفت. تا دهه 1930 که دو دانشمند رجینالد گیبسون و اریک فاوست به پتانسیل تجاری پلی اتیلن پی بردند و در صنایع شیمیایی امپریال (ICI) در انگلستان روش عملی‌تری برای تولید آن توسعه یافت. این امر منجر به معرفی پلی اتیلن سبک (LDPE) در دهه 1940 شد؛ ابتدا برای عایق بندی و بسته بندی مواد درطول جنگ جهانی دوم استفاده شد. در اواخر دهه 1950، کارل زیگلر و جولیو ناتا پلی اتیلن سنگین (HDPE) با استحکام و سفتی بالا تولید کردند که در ساخت لوله ها و ظروف کاربرد دارد. تاکنون اشکال مختلف پلی اتیلن ازجمله پلی اتیلن خطی سبک (LLDPE) توسعه یافته و به یکی از پرمصرف ترین پلاستیک ها در صنایع جهانی مانند بسته بندی، کشاورزی، خودروسازی وغیره تبدیل شد.

جمع بندی

این مقاله یک تحلیل کیفی از مفاهیم مرتبط با کاربرد پلی اتیلن به عنوان ماده ای در مخازن نگهداری مواد شیمیایی است. همچنین یک بررسی جامع از درک مفاهیم اساسی پلاستیک پلی اتیلن و دلایل پذیرش گسترده آن به عنوان ماده ترجیحی در مخازن ذخیره مواد شیمیایی ارائه می دهد. ازجمله این دلایل می توان به مقرون به صرفه بودن، ویژگی های عملکردی بسیار مطلوب و سهولت در پردازش اشاره کرد. با این حال، محدودیت‌های خاصی برای کاربرد صنعتی پلی اتیلن، به ویژه پتانسیل آن برای تبدیل شدن به زباله مضر برای محیط زیست وجود دارد. این مقاله به طور خلاصه روش‌های رایج مورد استفاده برای کاهش این مشکل را مورد بحث قرار می‌دهد که بازیافت یکی از این روش‌ها است. در اینجا بر پلی اتیلن سنگین (HDPE) تمرکز شده است زیرا رایج ترین شکل پلی اتیلن برای ذخیره سازی مواد شیمیایی یا مایع محسوب می شود. در اینجا بر ویژگی های مفید HDPE تاکید شده است و اینکه چگونه می‌توان آن را برای استفاده در ذخیره سازی مواد شیمیایی توسعه داد. بررسی ادبیات موجود نشان داده است که پلی اتیلن قابلیت اتصال متقابل را دارد که منجر به تشکیل پلی اتیلن متقاطع (PEX) می‌شود. روشی که در اینجا توضیح داده شده است به طور گسترده به عنوان یک راهکار موثر به منظور افزایش ویژگی‌های پلی اتیلن شناخته شده است. دو روش اساسی که اغلب برای اتصال متقابل پلی اتیلن استفاده می‌شود به طور جامع در اینجا مورد بررسی قرار گرفته است. تبدیل از پلی اتیلن به پلی اتیلن متقابل (PEX) شامل ترکیبی از فرایندهای شیمیایی، به ویژه پراکسید و سیلان، و همچنین یک فرایند فیزیکی شامل تابش می‌شود. این فرایندها باعث ایجاد واکنش و ایجاد تغییرات ساختاری در مواد می‌شود.

یافته های حاصل از این مطالعه نشان داد که برای دستیابی به عملکرد مطلوب فرایند شیمیایی، فعال سازی پیوندهای زنجیره ای پلیمری معمولا به حضور یک عامل شیمیایی همانند پراکسید یا سیلان نیاز دارد. برخلاف فرایندهای شیمیایی، تشعشع به ورود ماده شیمیایی به مجتمع پلی اتیلن اولیه نیاز ندارد. اتصال عرضی فرایند در تکنیک‌های تشعشع در وهله اول شامل استفاده از مکانیسم رادیکال آزاد است که در یک زنجیره پلیمری در معرض تشعشعات انرژی بالا آغاز می‌شود. مطالعه مروری حاضر تجزیه و تحلیل جامعی از پدیده کرگینگ استرس محیطی (ESC) در پلی اتیلن، با تمرکز ویژه بر پتانسیل آن در مخازن نگهداری مواد شیمیایی ارائه می دهد. تست مقاومت در برابر ترک (ESCR) نیز به طور انتقادی مورد بررسی قرار گرفت؛ همانطور که به عنوان یک تکنیک درحال حاضر برای ارزیابی مقاومت شیمیایی پلی اتیلن استفاده می شود. رابطه بین چگالی پلی اتیلن و حساسیت ESC بسیار قابل توجه است. با این وجود، ادبیات موجود نشان می دهد که درک جامع پدیده ESC همچنان با محدودیت هایی مواجه است. این امر تنها با تکیه بر چگالی به عنوان یک پیش بینی کننده ESC در پلی اتیلن در مواجهه با ترکیبات شیمیایی قابل دستیابی نیست.

این مطالعه همچنین ابتکارات موجود را مورد بررسی قرار داد که هدف از آنها کاهش وقوع پدیده ESC است. از چند استراتژی برای کاهش وقوع ESC استفاده کرد. این استراتژی ها شامل استفاده از یک فرمول رزین مناسب برای مواد با افزایش ESCR، طراحی مناسب هندسه، نظارت بر تولید به منظور جلوگیری از تشکیل افزایش دهنده های استرس و محدودیت در تنش ها و کرنش ها در هنگام نصب تاسیسات ذخیره سازی می شود. با پایبندی به اقدامات، به طور موثری می توان از ESC جلوگیری کرد. درنتیجه، این بررسی پیشنهاد می کند که تحقیقات آینده بر مطالعه مقاومت ESC در کامپوزیت‌های پلی اتیلن پرشده با نانو جدید یا انواع پلی اتیلن زیست تخریب پذیر متمرکز شوند زیرا این نوع پلی اتیلن برای ذخیره مواد شیمیایی مناسب هستند.