پلی اتیلن‌ها پرمصرف‌ترین مواد اولیه پلاستیکی ساخته شده به دست بشر هستند و در گریدهای مختلفی تولید می‌شوند. پلی اتیلن سنگین (HDPE) و پلی اتیلن سبک (LDPE) از مهم‌ترین انواع آن‌ها هستند که در صنایع مختلف به کار می‌روند. پلی اتیلن سبک خود به دو گروه سبک معمولی (LDPE) و سبک خطی (LLDPE) تقسیم می‌شود. LDPE به دلیل شاخه‌های جانبی بلند، انعطاف‌پذیر و نرم است و در تولید کیسه‌های پلاستیکی و فیلم‌های بسته‌بندی استفاده می‌شود، درحالی‌که LLDPE با ساختار منظم‌تر، مقاومت بالاتری در برابر کشش و پارگی دارد. در ادامه، انواع پلی اتیلن سبک، ویژگی‌ها و کاربردهای آن را بررسی خواهیم کرد.
معرفی انواع پلی اتیلن سبک
به طور کلی انواع مختلف پلی اتیلن را می‌توان بر اساس چگالی و ساختار مولکولی به چند نوع اصلی تقسیم کرد که پلی اتیلن سبک و پلی اتیلن سبک خطی دو نوع از آن‌ها هستند که هر دو جزء پلی اتیلن‌های سبک به شمار می‌آیند.
پلی اتیلن سبک با چگالی کم (LDPE)
پلی اتیلن سبک یا با چگالی کم (Low Density Polyethylene) یک ترموپلاستیک ساخته شده از مونومر اتیلن است. این ماده برای اولین بار در سال ۱۹۳۳ توسط صنایع شیمیایی امپریال (ICI) با استفاده از فرآیند فشار بالا از طریق پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تولید شد و همچنان به همان روش تولید می‌شود.
ساختار مولکولی پلی اتیلن سبک شامل زنجیره‌های پلیمری با شاخه‌های جانبی تصادفی است که منجر به ایجاد شکل نامنظم و فاصله بیشتر بین زنجیره‌ها می‌شود. این ساختار باعث کاهش میزان بلورینگی و چگالی ماده می‌گردد که نتیجه آن انعطاف‌پذیری بالا و شفافیت مناسب است. این پلی اتیلن دارای یک ساختار منشعب‌تر و یک زنجیره مولکولی شل‌تر بوده، که منجر به چگالی کمتر (0.910-0.925 g/ cm³) می‌شود. این ساختار به آن انعطاف پذیری، شفافیت و مقاومت خوبی در برابر ضربه می‌دهد، اما مقاومت مکانیکی و مقاومت حرارتی ضعیفی دارد.
فرآیند تولید پلی اتیلن سبک (LDPE)
پلی اتیلن سبک (LDPE) از طریق پلیمریزاسیون رادیکالی مونومر اتیلن در شرایط فشار و دمای بالا تولید می‌شود. در این فرآیند، گاز اتیلن تحت فشار بسیار زیاد (بین 1000 تا 3000 اتمسفر) و دمای بالا (80 تا 300 درجه سانتی‌گراد) قرار می‌گیرد. این شرایط منجر به تشکیل رادیکال‌های آزاد می‌شود که زنجیره‌های پلیمری با شاخه‌های جانبی بلند و نامنظم ایجاد می‌کنند. این ساختار باعث کاهش چگالی و افزایش انعطاف‌پذیری پلیمر می‌شود.
پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE)
این نوع پلی اتیلن دارای شاخه‌های جانبی کوتاه‌تر و کمتر است که منجر به افزایش مقاومت کششی و ضربه‌ای می‌شود. LLDPE به دلیل ساختار خطی‌تر خود، در مقایسه با LDPE، مقاومت بالاتری در برابر پارگی و سوراخ شدن دارد.
LLDPE توسط کوپلیمریزاسیون، با ساختار مولکولی خطی و شاخه‌های کوتاه و چگالی بین 0.915-0.940 g/ cm³ تولید می‌شود. این ماده در مقایسه با LDPE، استحکام کششی و مقاومت در برابر سوراخ شدن بالاتری دارد و در عین حال انعطاف پذیری و شفافیت خوبی را حفظ می‌کند.
فرآیند تولید پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE)
پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE) با استفاده از فرآیند پلیمریزاسیون کوپلیمری مونومر اتیلن با آلکن‌های آلفا (مانند بوتن-1) در شرایط فشار و دمای پایین‌تر تولید می‌شود. این فرآیند با استفاده از کاتالیزورهای زیگلر-ناتا یا متالوسن انجام می‌شود که منجر به تشکیل زنجیره‌های پلیمری با شاخه‌های جانبی کوتاه و منظم می‌گردد. این ساختار خطی‌تر باعث افزایش استحکام کششی و مقاومت در برابر پارگی در مقایسه با LDPE می‌شود.
با توجه به تفاوت در فرآیندهای تولید، LDPE و LLDPE دارای ویژگی‌ها و کاربردهای متفاوتی هستند که آن‌ها را برای مصارف متنوعی مناسب می‌سازد.
کاربرد انواع پلی اتیلن سبک
انواع پلی اتیلن سبک به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از کاربردهای اصلی این پلی اتیلن‌ها عبارت‌اند از:
بسته‌بندی
تولید فیلم‌های پلاستیکی، کیسه‌های خرید، بسته‌بندی مواد غذایی و روکش‌های گلخانه‌ای از بارزترین کاربردهای پلی اتیلن‌های سبک در صنعت بسته‌بندی هستند. به عنوان مثال LDPE به طور گسترده در فیلم‌ها، کیسه‌های بسته‌بندی مواد غذایی، کیسه‌های پلاستیکی استفاده می‌شود. از LLDPE هم معمولاً در تولید فیلم، فیلم کشاورزی، فیلم بسته‌بندی و مانند این‌ها استفاده می‌شود.
لوله‌کشی
پلی اتیلن‌های سبک به دلیل انعطاف‌پذیری و مقاومت شیمیایی بالا، در تولید لوله‌های انتقال مایعات و گازها استفاده می‌شوند.
اسباب‌بازی و لوازم خانگی
تولید قطعات پلاستیکی نرم و انعطاف‌پذیر مانند اسباب‌بازی‌ها و لوازم آشپزخانه یکی دیگر از کاربردهای پلی اتیلن‌های سبک است. چرا که با توجه به انعطاف‌پذیری و استحکام کششی مناسبی که دارد، برای این گونه مصارف گزینهٔ ایده‌آلی خواهد بود.
پوشش‌های محافظ
از انواع مختلف پلی اتیلن سبک و پلی اتیلن سبک خطی همچنین به عنوان عایق در سیم‌ها و کابل‌ها استفاده می‌شود.
تفاوت بین LDPE و LLDPE
دو پلی اتیلن LDPE و LLDPE به عنوان دو نوع پلی اتیلن سبک، با وجود شباهت‌های زیاد، تفاوت‌های مهمی نیز با هم دارند که باعث تمایز این دو ماده و تفاوت در کاربردهای آن‌ها می‌شود.
- ساختار مولکولی: LDPE دارای شاخه‌های جانبی بلندتر و بیشتر بوده، در حالی که LLDPE دارای شاخه‌های جانبی کوتاه‌تر و کمتر است.
- ویژگی‌های مکانیکی: LLDPE مقاومت کششی و ضربه‌ای بالاتری نسبت به LDPE دارد.
- کاربردها: به دلیل ویژگی‌های متفاوت، LLDPE بیشتر در تولید فیلم‌های نازک و مقاوم به کار می‌رود، در حالی که LDPE در تولید محصولات انعطاف‌پذیرتر مانند کیسه‌های پلاستیکی استفاده می‌شود.
جمع‌بندی
پلی اتیلن‌ها پرمصرف‌ترین مواد اولیه پلاستیکی ساخته شده به دست بشر هستند که در طیف گسترده‌ای از صنایع به کار می‌روند. این پلیمرها دارای چندین گرید مختلف هستند که مهم‌ترین و پرکاربردترین آن‌ها شامل پلی اتیلن سنگین (HDPE)، پلی اتیلن سبک (LDPE) و پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE) است. هر یک از این انواع دارای ویژگی‌های منحصر به فردی هستند که آن‌ها را برای کاربردهای مختلف مناسب می‌کند.
پلی اتیلن سبک (LDPE) و پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE) به عنوان دو نوع اصلی پلی اتیلن با چگالی کم، نقش مهمی در صنعت پلاستیک ایفا می‌کنند. این دو ماده با ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود، در تولید محصولات متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرند و به بهبود کیفیت و کارایی محصولات پلاستیکی کمک می‌کنند. پلی اتیلن سبک با انعطاف‌پذیری بالا و شفافیت خوبی که دارد، بیشتر در بسته‌بندی، کیسه‌های پلاستیکی و فیلم‌های محافظ استفاده می‌شود. پلی اتیلن سبک خطی نیز با داشتن ساختار منظم‌تر و شاخه‌های جانبی کوتاه‌تر، استحکام کششی و مقاومت در برابر پارگی بیشتری نسبت به LDPE دارد و برای تولید فیلم‌های نازک مقاوم، بسته‌بندی‌های صنعتی و لوله‌های انعطاف‌پذیر به کار می‌رود.
