پلی اتیلن یک پلاستیک به شدت پر مصرف است می‌توان گفت غیر ممکن است که شما یک روز عادی را بدون استفاده از محصولات ساخته شده از پلی اتیلن سپری کنید. انواع کیسه پلاستیکی، ظروف غذایی، بطری آب، فیلم کشاوزی، لوله انتقال آب و گاز، سیم و کابل، دستکش، مخازن آب، شلنگ، چسب نواری، سطل‌ها، میز و صندلی، اسباب بازی و... از پلی اتیلن ساخته می‌شوند. پلی اتیلن (polyethylene) یک پلاستیک کریستالی است که به عنوان پر مصرف ترین پلاستیک دنیا شناخته می‌شود. این پلاستیک متعلق به دسته پلی الفین‌ها می‌باشد. سالانه در حدود 100میلیون تن پلی اتیلن در جهان تولید شده که حدود 30 درصد از کل حجم بازار پلیمر را دربرگرفته است. پتروشیمی‌های بسیاری در ایران از تولیدکنندگان انواع پلی اتیلن هستند. پلی اتیلن سنگین، سبک و سبکی خطی از مهم ترین انواع پلی اتیلن تولید شده در ایران است. پتروشیمی بندرامام، امیر کبیر، شازند، آریاساسول، تبریز، جم و... از تولیدکننگان و صادرکنندگان پلی اتیلن هستند.

پلی اتیلن دارای خواص مکانیکی خوبی است و تنوع بالایی دارد. همچنین فرآیند پذیری آن راحت است، به شکلی که با اکثر روش‌های تولید از جمله اکستروژن، تزریق، کلندرینگ، قالبگیری دمشی و بادی و... به راحتی قابل تولید است. از دیگر مزایا پلی اتیلن می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد.

مزیا و نقاط قوت پلی اتیلن

قیمت ارزان

عایق الکتریکی خوب

مقاومت شیمیایی خوب

مقاومت سایش خوب

چاپ پذیری خوب

بازیافت پذیری خوب

بهداشتی بودن

 

انواع پلی اتیلن

انواع مختلفی از پلی اتیلن قابل تولید هستند. از معروف ترین آنها پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار با پایین یا VLDPE   (در تولید انواع فیلم که نیاز به مقاومت در دمای بسیار پایین دارند استفاده می‌شود. ) پلی اتیلن شبکه ای شده یا PEX  (که پایداری شیمیایی و مقاومت الکتریکی خوبی داشته و به عنوان عایق سیم و کابل ولتاژ بالا  و لوله انتقال آب استفاده می‌شود.) پلی اتیلن با وزن موکولی متوسط یا MDPE  که از آلیاژسازی LDPE  و LLDPE  تولید شده ( انعاطاف پذیری بهتری از HDPE داشته و برای تولید لوله و بطری استفاده می‌شود.)، پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا یا UHMWPE (که استحکام کششی بالایی داشته و برای تولید محصولات مقاومت در برابر ضربه استفاده می‌شود.) می‌باشد. سه نوع پلی اتیلن HDPE ، LDPE  و LLDPE  از تنوع و کاربرد بیشتری برخوردار بوده که در ادامه معرفی شده اند.

 

 

^{گریدهای تجاری پلی اتیلن سبک و سبک خطی}

پلی اتیلن 0030

پلی اتیلن 0030 از نوع پلی اتیلن سبک یا LDPE  با شاخص جریان مذاب 0.25 تا 0.35 است . پلی اتیلن گرید LH0030 برای تولید انواع کابل مخابراتی پلی اتیلن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• یک فیلم پلی اتیلن با چگالی کم و وزن مولکولی بالا است. انعطاف پذیری و خواص مکانیکی خوبی دارد. همچنین کاربردهای عمومی بسته بندی، مانند سلفون و... 
•  

پلی اتیلن 0075

 

پلی اتیلن 0075 از نوع پلی اتیلن سبک یا LDPE  با شاخص جریان مذاب 0.85 است. 

 این ماده برای تولید انواع فیلم های پلی اتیلن مانند فیلم جمع شونده، بطری های بزرگ و کوچک  نگهدارنده دارو و مواد شیمیایی، بسته بندی مواد غذایی و … استفاده می‌شود.

LH0075 یک فیلم پلی اتیلن با چگالی کم با وزن مولکولی بالا است که رفتار اکستروژن انعطاف پذیر خوب و خواص مکانیکی برتر را ترکیب می کند. می توان آن را در ماشین های اتوماتیک پردازش کرد. از ثبات ابعادی خوبی برخوردار است. LH0075 عمدتاً برای اکستروژن فیلم دمشی توصیه می شود.همچنین LH0075  برای فیلم شرینک مناسب است که مقاومت بالایی در برابر ایجاد سوراخ و درجه انقباض بالایی در هنگام خنک شدن دارد. لازم به ذکر است که LH0075  حاوی آنتی اکسیدان است.

کاربرد پلی اتیلن سبک LH0075

از این گرید جهت تولید فیلم‌های بسته بندی غذایی، دارویی، شرینک و صنعتی وهمچنین قالبگیری بادی بطری‌های کوچک استفاده می شود.

 

مشخصات فنی پلی‌اتیلن 0075

Value	Property
0.75 gr/10min.	MFI (190o C/2. 16 kg)
gr/ml 0.920	Density
95	Vicat softening point
300 min. ٪	Elongation @ break (MD)
450 min. ٪	Elongation @ break (TD)
170 min. kg/cm2	Tensile @ break (MD
33	HDT
Gr ) 120 min.)	Dart impact

پلی اتیلن 0050

پلی اتیلن 0050  از نوع پلی اتیلن سبک یا LDPE  با شاخص جریان مذاب 0.43 تا 0.57 است. پلی اتیلن LH0050  برای استفاده پوشش در مصارف سنگین از جمله کارهای صنعتی و زراعتی مورد استفاده است.

پلی اتیلن 0045

پلی اتیلن 0045   از نوع پلی اتیلن سبک یا LDPE  با شاخص جریان مذاب 4 الی 5 است . پلی اتیلن LF0450  برای تولید فیلم بسته بندی خوراکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

پلی اتیلن 0200

پلی اتیلن 0200 از نوع پلی اتیلن سبک یا LDPE  با شاخص جریان مذاب 1.8 تا 2 است. پلی اتیلن LF0200  برای تولید فیلم شفاف مورد استفاده قرار می‌کیرد.

 

پلی اتیلن 0209AA

پلی اتیلن گرید LL0209AA  یک پلی اتیلن سبک خطی است که در ساختار آن بوتن به عنوان کومونومر وجود دارد. پلی اتیلن 0209AA  از جمله گریدهای متداول پلی اتیلن خط می‌باشد. پلی اتیلن 0209AA  برای آلیاژ سازی با LDPE  نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. فیلم پلاستیک تولید شده با پلی اتیلن 0209  دارای خواص بهتری از جمله مقاوم بالاتر کششی، مقاوم در برابر سوراخ شدن و خواص بهتر آب بندی نسبت به فیلم تولید شده با گریدهای LDPE  است. پلی اتیلن 0209AA  جهت تولید فیلم بسته بندی، فیلم استرچ، فیلم کشاورزی و... مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در تولید پلی اتیلن 0209AA  از استئارت کلسیم به عنوان هسته زا استفاده شده و آنتی اکسیدان مورد استفاده در تولید این پلی اتیلن از نوع Irganox1010  و Irganox168  می‌باشد.

پلی اتیلن 2420D

پلی اتین گرید 2420D پلی اتیلن سبک یا LDPE، تولید پتروشیمی امیر کبیر می‌باشد. شاخص جریان مذاب یا MFI  برای این پلی اتیلن در محدوده 0.25 قرار دارد. پلی اتیلن 2420D  دارای فرآیند پذیری خوب، مقاومت در برابر پارگی و چقرمگی خوب است. پلی اتیلن 2420D  برای تولید انواع بطری، فیلم شرینک، انواع فیلم دمشی و... مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

^{پلی اتیلن سبک}

^{پلی اتیلن سبک یا LLDPE  را می‌توان یک ترموپلاستیک نیمه سخت (semi-rigid) در نظر گرفت. بلورینگی این پلاستیک در حدود 50 تا 60 درصد قرار دارد. این پلاستیک در فشار و دمای بالا تولید می‌شود. پلیمر شدن LDPE به روش رادیکال آزاد، در فشار زیاد  ۱۲۲-۳۰۳MPa و در دمای ۱۳۰-۱۳۵درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود. زمان پلیمر شدن بسیار کوتاه است و ۱۵ ثانیه تا ۲۰ دقیقه به طول می‌انجامد  که به نوع راکتور کار برده شده بستگی دارد. روش معمول برای ساخت آن سبب ایجاد شاخه می‌شود و زنجیرهای با شاخه‌های بلند و کوتاه تولید می‌کند. زنجیرهای  با شاخه جانبی از بلوری شدن جلوگیری می‌کنند. به همین دلیل، درصد بلورینگی در LDPE کم است. چگالی آن بین ۰.۹۱۵-۰.۹۳۰ g/cm3  و درصد بلورینگی حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد است. انتظار می‌رود که شاخه های بلند روی مولکول‌های LDPE باعث اصلاح خواص جریان آن شود. وجود همین شاخه ها، باعث پهن شدن توزیع وزن مولکولی می‌شود. وجود این شاخه‌ها درجه بلورینگی و دمای انتقال را معین می کند و پارامترهای بلورنگاری مثل ابعاد سلول‌های واحد، زاویه تنظیم و اندازه بلورها تحت تأثیر قرار می دهد. شاخه‌های کوتاه در LDPE عمدتا بوتیل نرمال هستند، اما اتیل و احتمالا بوتیل و هگزیل نرمال به نسبت کمتری به وسیله حمله رادیکال از پشت(back biting) تشکیل می‌شود. شاخه‌های بلند چند ده یا چند صد اتم کربنی در ساختار این پلیمرها به وسیله انتقال زنجی بین مولکولی تشکیل می‌شوند.
LDPE به دلیل داشتن ساختار شاخه‌ای، فرآیندپذیری خوب، استحکام مذاب زیاد و گرانروی کم‌تری دارد که این ویژگی‌ها آن را برای تولید فیلم دمشی مناسب ساخته است. در واقع، بیش از نیمی از مصارف پلی اتیلن سبک به این فرآیند اختصاص دارد.}

 

^{ویژگی مهم پلی اتیلن LDPE}

^{دمای ذوب در محدوده 105 تا 115 درجه سانتی گراد قرار دارد.}

^{چگالی در محدوده 0.91 تا 0.94  g/cm3 می‌باشد.}

^{مقاومت حرارتی آن در حدود 80 درجه سانتی گراد است و برای زمان کم در محدوده 95 درجه سانتی گراد را تحمل می‌کند.}

^{استحکام ضربه در دمای پایین و خواص عایق الکتریکی خوب}

^{شفافیت بالا در تولید فیلم نازک}

^{جذب آب بسیار کم}

 

^{معایب پلی اتیلن LDPE}

^{حساس در برابر ترک خوردن}

^{دمای عملیاتی پایین، سفتی و استحکام کم}

^{نفوذ پذیری گاز پایین}

^{مقاومت کم در برابر UV}

^{مقاومت پایین در برابر شعله ور شدن}

^{محدودیت در جوش پلاستیک}

 

^{کاربرد اصلی LDPE}

^{پلی اتیلن سبک عمدتا در تولید صنایع بسته بندی از جمله تولید فیلم بسته بندی، کیسه پلاستیکی، ظروف بسته بندی و غذایی؛ و صنعت لوله و اتصالات کاربرد دارد. از دیگر کاربردهای پلی اتیلن LLDPE ، صنعت اسباب بازی، سیم و کابل و قطعات مصرفی دیگر می‌باشد.}

 

خواص مکانیکی پلی اتیلن LDPE

سختی شاخص D Hardness Shore D	40-50
سختی Hardness Rockwell M	1
استحکام کششی در نقطه پارگی Strength at Break (Tensile), MPa	10-20
استحکام کششی در نقطه تسلیم Strength at Yield (Tensile), MPa	10-15
مقاومت در برابر ضربه در دما پایین Toughness at Low Temperature, J/m	240-694
چقرمگی Toughness, J/m	999
مدول یانگ Young's Modulus, GPa	0.13-0.3
الانگیشن در نقطه پارگی Elongation at Break, %	200-600
الانگیشن در نقطه تسلیم Elongation at Yield, %	13-17.5
مدول خمشی Flexural Modulus, Gpa	0.245-0.335

 

 

خواص فیزیکی LDPE

تراکم Density, g/c	0.917-0.94
مقاومت در برابر اشعه گاما Gamma Radiation Resistance	-
Glass Transition Temperature, °C دمای انتقال شیشه ای، درجه سانتی گراد	110-
انقباض% Shrinkage, %	2-4
مقاومت در برابر ضدعفونی (تکرار شده) Sterilization Resistance (Repeated)	-
مقاومت در برابر نور UV UV Light Resistance	متعادل
جذب آب 24 ساعته، % Water Absorption24% hours	0.005-0.015

 

 

خواص تحمل حرارتی LDPE

دمای HDT  در 27PSI HDT @0.46 Mpa (67 psi), °C	40-50
دمای HDPE  در 264PSI HDT @1.8 Mpa (264 psi), °C	30-40
حداکثر دمای قابل تحمل Max Continuous Service Temperature, °C	80-100
کمترین دمای قابل تحمل Min Continuous Service Temperature, °C	70-
دمای شکل پذیری Ductile / Brittle Transition Temperature, °C	70-

 

مشخصات حرارتی LDPE

ضریب انبساط حرارتی Coefficient of Linear Thermal Expansion x 10-5, /°C	10-20
عایق حرارتی Thermal Insulation, W/m.K	0.32-0.35
مقاومت در برابر آتش Fire Resistance (LOI)	17-18
اشتعال پذیری Flammability, UL94	HB

 

 

مشخصات نوری LDPE

براقیت Gloss, %	35-97
مه Haze, %	1.3-27.5
شفافیت Transparency (Visible Light Transmission), %	80

 

مشخصات الکتریکی LDPE

 

مقیاس قوس Arc Resistance, sec	130-160
ثابت دی الکتریک Dielectric Constant	2.3
مقاومت حجمی Volume Resistivity x 1015, Ohm.cm	16-18
قدرت دی الکتریک Dielectric Strength, kV/mm	16-28
ضریب اتلاف Dissipation Factor x 10-4	3-4

 

^{پلی اتیلن سبک خطی یا LLDPE}

^{پلی اتیلن سبک خطی یا LLDPE  در واقع کوپلیمری از اتیلن و شاخه جانبی کوچک تشکیل شده از 1-بوتن ( و مقادیری از 1-هگزن و 1-اکتن) است. این ترموپلاستیک درای خواص مشابهی با پلاستیک LDPE  می‌باشد.
پلی‌اتیلن سبک خطی( LLDPE ) باعث تحول در صنعت پلی‌اتیلن شده است. در واقع، این نوع پلی‌اتیلن از نظر خواص با سایر پلی‌اتیلن‌ها قابل رقابت است. LLDPE چقرمه‌ترین نوع پلی‌اتیلن است و استحکام ضربه‌ای و پارگی بسیار خوبی دارد. در حالی که، چقرمگی HDPE کمتر از سایر انواع پلی‌اتیلن‌ها است و حساسیت آن به ایجاد ترک نیز از سایر انواع بیشتر است. افزون بر این، مقدار تاب برداشتگی LLDPE کمتر از سایر انواع است.
LLDPE در شرایطMPa  ۳.۵  و ۱۰۰درجه سانتی‌گراد به وسیله کاتالیزور زیگلر یا کاتالیزور فیلیپس با انواع فلزات واسطه در راکتورهای دوغابی فاز مایع و فاز گاز تولید می شود و هیچ شاخه بلندی در ساختار دیده نمی‌شود.
از نظر نقطه شیمیایی، LLDPE از کوپلیمر شدن اتیلن با α-الفین‌های شامل ۳ تا ۱۲ اتم کربن تشکیل می‌شود و مقدار کومونومر α-الفینی در LLDPE حدود ۵ تا ۱۰ درصد وزنی است. α-الفین‌ها به شکل شاخه‌های کوتاه به زنجیر اصلی پلی‌اتیلن متصل می‌شوند و هریک خواص متفاوتی را باعث می شوند. بیشترین کومونومرهای مصرفی در صنعت عبارتند از پروپن، ۱-بوتن، ۴-متیل، ۱-پنتن،۱-هگزن و ۱-اکتن.
کنترل دقیق شرایط واکنش و کیفیت کاتالیزور روی مقدار شاخه‌ای شدن و بلورینگی موثر است. هم‌چنین، توزیع واحدهای کومونومر در زنجیر LLDPE به نوع کاتالیزور مصرفی وابسته است. به عنوان مثال ، متالوسن‌ها توزیع یکنواخت شاخه‌ها را ایجاد می‌کنند، در حالی که کاتالیزورهای زیگلر-ناتا توزیع پهن وجود می‌آورند. از سوی دیگر، نوع فرآیند پلیمر شدن، طول زنجیر و هم‌چنین مقدار α-الفین مصرفی در ساختار پلیمر، روی خواص آن اثرگذار است.
۱-بوتن پرمصرف‌ترین و قدیمی‌ترین کومونومر مصرفی است و پیشرفت‌های اخیر به سمت تولید LLDPE به همراه کومونومرهای ۱-هگزن و ۱-اکتن پیش می‌رود. هم اکنون بسیاری از شرکت‌های عمده دنیا از ۱-هگزن برای تولید LLDPE استفاده می‌کنند. ۱-هگزن به دلیل بلندتر بودن در مقایسه با ۱-بوتن سبب کاهش بیشتر بلورینگی در LLDPE می‌شود. همین موضوع موجب فرآیند پذیری مطلوب و نیز خواص فیزیکی و مکانیکی بهتر آن شده است. طبعا کاهش بلورینگی موجب نفوذ بهتر مذاب و جامد در یکدیگر می‌شود.
این امر در دمای پایین باعث شکل‌دهی مناسب و خواص ضربه‌پذیری پلیمر را به شدت تحت تأثیر قرار می‌دهد. این امر به ویژه در فرآیندهای قالب‌گیری چرخشی به دلیل امتزاج بهتر مذاب به وسیله پدیده نفوذ بدون اعمال فشار، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.}

^{ویژگی مهم پلی اتیلن سبک خطی}

^{انعطاف پذیری خوب با استحکام ضربه بالا}

^{نیمه شفاف و شیری رنگ}

^{مقاومت خوب در برابر ترک خوردن}

^{مقاومت در برابر نفود بخار آب}

 

^{کاربرد اصلی پلاستیک LLDPE}

^{عمده کاربرد پلاستیک LLDPE  در تولید انواع فیلم بسته بندی، فیلم استرچ و فیلم‌های کشاورزی می‌باشد.}

 

خواص مکانیکی پلی اتیلن LLDPE

سختی شاخص D Hardness Shore D	55-56
سختی Hardness Rockwell M	1
استحکام کششی در نقطه پارگی Strength at Break (Tensile), MPa	25-45
استحکام کششی در نقطه تسلیم Strength at Yield (Tensile), MPa	10-30
مقاومت در برابر ضربه در دما پایین Toughness at Low Temperature, J/m	294-970
چقرمگی Toughness, J/m	54-999
مدول یانگ Young's Modulus, GPa	0.266-0.525
الانگیشن در نقطه پارگی Elongation at Break, %	300-900
الانگیشن در نقطه تسلیم Elongation at Yield, %	3-16
مدول خمشی Flexural Modulus, Gpa	0.28-0.735

 

 

خواص فیزیکی LLDPE

تراکم Density, g/c	0.915-0.95
مقاومت در برابر اشعه گاما Gamma Radiation Resistance	-
Glass Transition Temperature, °C دمای انتقال شیشه ای، درجه سانتی گراد	110-
انقباض% Shrinkage, %	2-2.5
مقاومت در برابر ضدعفونی (تکرار شده) Sterilization Resistance (Repeated)	-
مقاومت در برابر نور UV UV Light Resistance	متعادل
جذب آب 24 ساعته، % Water Absorption24% hours	0.005-0.01

 

 

خواص تحمل حرارتی LLDPE

دمای HDT  در 27PSI HDT @0.46 Mpa (67 psi), °C	-
دمای HDPE  در 264PSI HDT @1.8 Mpa (264 psi), °C	-
حداکثر دمای قابل تحمل Max Continuous Service Temperature, °C	90-110
کمترین دمای قابل تحمل Min Continuous Service Temperature, °C	70-
دمای شکل پذیری Ductile / Brittle Transition Temperature, °C	70-

 

مشخصات حرارتی LLDPE

ضریب انبساط حرارتی Coefficient of Linear Thermal Expansion x 10-5, /°C	-
عایق حرارتی Thermal Insulation, W/m.K	0.35-0.45
مقاومت در برابر آتش Fire Resistance (LOI)	17-18
اشتعال پذیری Flammability, UL94	HB

 

 

مشخصات نوری LLDPE

براقیت Gloss, %	32-85
مه Haze, %	0.8-28
شفافیت Transparency (Visible Light Transmission), %	-

 

مشخصات الکتریکی LLDPE

مقیاس قوس Arc Resistance, sec	-
ثابت دی الکتریک Dielectric Constant	2.3
مقاومت حجمی Volume Resistivity x 1015, Ohm.cm	16-18
قدرت دی الکتریک Dielectric Strength, kV/mm	-
ضریب اتلاف Dissipation Factor x 10-4	-

 

آلیاژسازی پلی اتیلن سبک LDPE  با پلی اتیلن سبک خطی یا LLDPE

یکی از روش‌های افزایش و بهبود خواص در تولید محصولات پلی اتیلن بخصوص فیلم پلی اتیلن آلیاژ کردن انواع پلی اتیلن با یکدیگر می‌باشد. الیاژ LDPE  با LLDPE  از معروف ترین آنها می‌باشد.  به طور کلی LDPE  سبب افزایش انعطاف پذیری آلیاژ شده و شکل پذیری پلاستیک را بهبود می‌دهد. در مقابل افزایش LLDPE  سبب بهبود مقاومت ضربه می‌شود و پلاستیک را در مقابل شوک و استرس مکانیکی مقاوم می‌کند. LLDPE  خواص جریان پذیری را بهبود داده و فرآیند تولید را آسان تر می‌کند.

به طور خالصه LDPE  سبب افزایش انعطاف پذیری، شفافیت و خواص عایق الکتریکی شده و LLDPE  سبب افزایش مقاومت ضربه، استحکام کششی و فرآیند پذیری آمیزه پلی اتیلن می‌شود.

 

انواع جدید پلی اتیلن

پلی اتیلن تولید شده با کتالیست متالوسنی از انواع جدید پلی اتیلن می‌باشد. پلی اتیلن متالوسنی یا  m PE  از انواع جدید پلی اتیلن تولید شده می‌باشد که از توزیع وزن موکلولی باریک تری برخوردار است. پلی اتیلن متالوسنی در تولید فیلم، بسته بندی، ساخت و ساز و ساخت قطعات صنعتی استفاده می‌شود. این نوع پلی اتیلن مقاومت ضربه و مقاومت بالایی در برابر پارگی داد. شفافیت بالایی داشته و برای تولید فیلم‌های چند لایه مناسب می‌باشد. میزان ضخامت فیلم پلی اتیلن تولید شده با m PE  نسبت به پلی اتیلن خطی و سبک خطی کمتر است.

همچنین تولید پلی اتیلن از منابع طبیعی از جمله رویکردهای جدید در صنعت پلی اتیلن می‌باشد.

 

بازیافت پلی اتیلن

پلی اتیلن زیست تخریب پذیری نبوده و مدت زیادی در طبیعت پایدار است. با توجه به حجم تولید بسیار بالا این پلاستیک نگرانی جهانی در مورد تجمع ذرات پلی اتیلن در دریا و خشکی رو به افزایش است. از طرفی پلی اتیلن یک پلاستیک کاملا بازیافت پذیر بوده و در نتیجه بهبود فرآیند بازیافت و بهینه شدن این پلاستیک از اهمیت بالایی برخوردار است.