پلي اتيلن يا پلي اتن يکي از ساده‌ترين و ارزانترين پليمرها است. پلي اتيلن جامدي مومي و غير فعال است. اين ماده از پليمريزاسيون اتيلن بدست مي‌آيد و بطور خلاصه بصورت PE نشان داده مي‌شود. مولکول اتيلن داراي يک بند دو گانه C=C است. در فرايند پليمريزاسيون بند دو گانه هر يک از مونومرها شکسته شده و بجاي آن پيوند ساده‌اي بين اتم‌هاي کربن مونومرها ايجاد مي‌شود و محصول ايجاد شده يک درشت‌مولکول است.

تاريخچه توليد پلي اتيلن

پلي اتيلن اولين بار بطور اتفاقي توسط شيميدان آلماني "Hans Von Pechmanv" سنتز شد. او در سال 1898 هنگام حرارت دادن دي آزومتان ، ترکيب مومي شکل سفيدي را سنتز کرد که بعدها پلي اتيلن نام گرفت. اولين روش سنتز صنعتي پلي اتيلن بطور تصادفي توسط "ازيک ناوست" و "رينولرگيسون" ( از شيميدان‌هاي ICI ) در 1933 کشف شد. اين دو دانشمند با حرارت دادن مخلوط اتيلن و بنزالدئيد در فشار بالا ، ماده‌اي موم‌مانند بدست آوردند.

علت اين واکنش وجود ناخالصي‌هاي اکسيژن‌دار در دستگاه‌هاي مورد استفاده بود که بعنوان ماده آغازگر پليمريزاسيون عمل کرده بود. در سال 1935 "مايکل پرين" يکي ديگر از دانشمندهاي ICI اين روش را توسعه داد و تحت فشار بالا پلي‌اتيلن را سنتز کرد که اين روش اساسي براي توليد صنعتي LDPE در سال 1939 شد.

استفاده از انواع کاتاليزورها در سنتز پلي‌اتيلن

اتفاق مهم در سنتز پلي اتيلن ، کشف چندين کاتاليزور جديد بود که پليمريزاسيون اتيلن را در دما و فشار ملايم‌تري نسبت به روش‌هاي ديگر امکان‌پذير مي‌کرد. اولين کاتاليزور کشف شده در اين زمينه تري اکسيد کروم بود که در 1951 ، "روبرت بانکس" و "جان هوسن" در شرکت فيليپس تپروليوم آنرا کشف کردند. در 1953 ، "کارل زيگلر" شيميدان آلماني سيستم‌هاي کاتاليزور شامل هاليدهاي تيتان و ترکيبات آلي آلومينيوم‌دار را توسعه داد.

اين کاتاليزورها در شرايط ملايم‌تري نسبت به کاتاليزورهاي فيليپس قابل استفاده بودند و همچنين پلي اتيلن يک آرايش (با ساختار منظم) توليد مي‌کردند. سومين نوع سيستم کاتاليزوري استفاده از ترکيبات متالوسن بود که در سال 1976 در آلمان توسط "والتر کامينيکي" و "هانس ژوژسين" توليد شد. کاتاليزورهاي زيگلر و متالوسن از لحاظ کارکرد بسيار انعطاف‌پذير هستند و در فرايند کوپليمريزاسيون اتيلن با ساير اولفين‌ها که اساس توليد پليمرهاي مهمي مثل VLDPE و LLDPE و MDPE هستند، مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

اخيرا کاتاليزوري از خانواده متالوين‌ها با قابليت استفاده بالا براي پليمريزاسيون پلي اتيلن به نام زيرکونوسن دي کلريد ساخته شده است که امکان توليد پليمر با ساختار بلوري (تک آرايش) بالا را مي‌دهد. همچنين نوع ديگري از کاتاليزورها به نام کمپلکس ايمينوفتالات با فلزات گروه ششم مورد توجه قرار گرفته است که کارکرد بالاتري نسبت به متالوسن‌ها نشان مي‌دهند.

انواع پلي اتيلن

طبقه‌بندي پلي اتيلن‌ها بر اساس دانسيته آنها صورت مي‌گيرد که در مقدار دانسيته اندازه زنجير پليمري و نوع و تعداد شاخه‌هاي موجود در زنجير دخالت دارد.

HDPE  پلي‌اتيلن با دانسيته بالا

اين پلي‌اتيلن داراي زنجير پليمري بدون شاخه است بنابراين نيروي بين مولکولي در زنجيرها بالا و استحکام کششي آن بيشتر از بقيه پلي اتيلن‌ها است. شرايط واکنش و نوع کاتاليزور مورد استفاده در توليد پلي اتيلن HDPE موثر است. براي توليد پلي‌اتيلن بدون شاخه معمولا از روش پليمريزاسيون با کاتاليزور زيگلر- ناتا استفاده مي‌شود.

LDPE (پلي‌اتيلن با دانسيته پايين)

اين پلي‌ اتيلن داراي زنجيري شاخه‌دار است بنابراين زنجيرهاي LDPE نمي‌توانند بخوبي با يکديگر پيوند برقرار کنند و داراي نيروي بين مولکولي ضعيف و استحکام کششي کمتري است. اين نوع پلي ‌اتيلن معمولا با روش پليمريزاسيون راديکالي توليد مي‌شود. از خصوصيات اين پليمر ، انعطاف‌پذيري و امکان تجزيه بوسيله ميکروارگانيسمها است.

LLDPE (پلي اتيلن خطي با دانسيته پايين)

اين پلي ‌اتيلن يک پليمر خطي با تعدادي شاخه‌هاي کوتاه است و معمولا از کوپليمريزاسيون اتيلن با آلکن‌هاي بلند زنجير ايجاد مي‌شود.

MDPE

پلي اتيلن با دانسيته متوسط است.

کاربرد

پلي‌اتيلن کاربرد فراواني در توليد انواع لوازم پلاستيکي مورد استفاده در آشپزخانه و صنايع غذايي دارد. از LDPE در توليد ظروف پلاستيکي سبک و همچنين کيسه‌هاي پلاستيکي استفاده مي‌شود. HDPE ، در توليد ظروف شير و مايعات و انواع وسايل پلاستيکي آشپزخانه کاربرد دارد. در توليد لوله‌هاي پلاستيکي و اتصالات لوله‌کشي معمولا از MDPE استفاده مي‌کنند.

LLDPE بدليل بالا بودن ميزان انعطاف‌پذيري در تهيه انواع وسايل پلاستيکي انعطاف‌پذير مانند لوله‌هايي با قابليت خم شدن کاربرد دارد. اخيرا پژوهش‌هاي فراواني در توليد پلي اتيلن‌هايي با زنجير بلند و داراي شاخه‌هاي کوتاه انجام شده است. اين پلي اتيلن‌ها در اصل HDPE با تعدادي شاخه‌هاي جانبي هستند. اين پلي اتيلن‌ها ترکيبي ، استحکام HDPE و انعطاف‌پذيري LDPE را دارند.

·