تركيبات اتيلني و پليمرها
مقدمه :
پلی اتیلن یا پلی اتن یکی از ساده ترین و ارزنترین پلیمرها است . پلی اتیلن جامدی مومی و غیر فعال است . این ماده از پلیمریزاسیون اتیلن بدست می آید و بطور خلاصه بصورت PE نشان داده می شود . مولکول اتیلن دارای یک بند دو گانه C=C است . در فرآیند پلیمریزاسیون بند دو گانه هر یک از مونومرها شکسته شده و بجای آن پیوند ساده ای بین اتم های کربن مونومرها ایجاد می شود و محصول ایجاد شده یک درشت مولکول است .
تاریخچه تولید پلی اتیلن
پلی اتیلن اولین بار بطور اتفاقی توسط شیمیدان آلمانی ( Hans Von Pechmanv ) سنتز شد . او در سال 1898 هنگام حرارت دادن دی آزومتان ، ترکیب مومی شکل سفیدی را سنتز کرد که بعدها پلی اتیلن نام گرفت . اولین روش سنتز صنعتی پلی اتیلن بطور تصادفی توسط ( ازیک ناوست و رینولرگیسون ) از شیمیدان های ( ICI ) در سال 1933 کشف شد این دو دانشمند با حرارت دادن مخلوط اتیلن و بنزالدئید در فشار بالا ، ماده ای موم مانند به دست آوردند .
علت این واکنش وجود ناخالصی های اکسیژن دار در دستگاه مورد استفاده بود که به عنوان آغازگر پلیمریزاسیون عمل کرده بود . در سال 1935 مایکل پرین یکی دیگر از دانشمندهای ICI این روش را توسعه داد و تحت فشار بالا پلی اتیلن را سنتز کرد که این روش اساسی برای تولید صنعتی LDPE در سال 1939 شد .
استفاده از انواع کاتالیزورها در سنتز پلی اتیلن
اتفاق مهم در سنتز پلی اتیلن ، کشف چندین کاتالیزور جدید بود که پلیمریزاسیون اتیلن را در دما و فشار ملایم تری نسبت به روش های دیگر امکان پذیر می کرد . اولین کاتالیزور کشف شده در این زمینه تری اکسید کروم بود که در 1951 روبرت بانکس و جان هوسن در شرکت فیلیپس تپرولیوم آنرا کشف کردند . در 1953 ، کارل زیگلر شیمیدان آلمانی سیستم های کاتالیزور شامل هالیدهای تیتان و ترکیب آلی آلومینیوم دار را توسعه داد .
این کاتالیزورها در شرایط ملایم تر نسبت به کاتالیزورهای فیلیپس قابل استفاده بودند و همچنین پلی اتیلن یک آرایش ( با ساختارمنظم ) تولید می کردند . سومین نوع سیستم کاتالیزوری استفاده از ترکیبات متالوسن بود که در سال 1976 در آلمان توسط والتر کامینیکی و هانس ژوژسین تولید شد . کاتالیزورهای زیگلر و متالوسن از لحاظ کارکرد بسیار انعطاف پذیر هستند و در فرآیند کوپلیمریزاسیون اتیلن با سایر اولفین ها که اساس تولید پلیمرها مهمی مثل VLDPE و LLDPE و MDPE هستند ، مورد استفاده قرار می گیرند .
اخیرا کاتالیزوری از خانواده متالوین ها با قابلیت استفاده بالا برای پلیمریزاسیون پلی اتیلن به نام زیر کونوسن دی کلرید ساخته شده است که امکان تولید پلیمر با ساختار بلوری ( تک آرایش ) بالا را می دهد . همچنین نوع دیگری از کاتالیزور ها به نام کمپلکس ایمینوفتالات با فلزات گروه ششم مورد توجه قرار گرفته است که کار کرد بالاتری نسبت به متالوسن ها نشان می دهند .
انواع پلی اتیلن
طبقه بندی پلی اتیلن ها بر اساس دانسیته آنها صورت می گیرد که در مقدار دانسیته اندازه زنجیر پلیمری و نوع و تعداد شاخه های موجود در زنجیر دخالت دارد .
HDPE ( پلی اتیلن با دانسیته بالا )
این پلی اتیلن دارای زنجیر پلیمری بدون شاخه است بنابراین نیروی بین مولکولی در زنجیرها بالا و استحکام کشش آن بیشتر از بقیه پلی اتیلن ها است . شرایط واکنش و نوع کاتالیزور مورد استفاده در تولید HDPE موثر است . برای تولید پلی اتیلن بدون شاخه معمولا از روش پلیمریزاسیون با کاتالیزور زیگلر – ناتا استفاده می شود .
LDPE ( پلی اتیلن با دانسیته پایین )
این پلی اتیلن دارای زنجیری شاخدار است بنابراین زنجیرهای LDPE نمی توانند بخوبی با یکدیگر پیوند بر قرار کنند ودارای نیروی بین مولکولی ضعیف و استحکام کششی کمتر است . این نوع پلی اتیلن معمولا با روش پلیمریزاسیون رادیکالی تولید می شود . از خصوصیات این پلیمر ، انعطاف پذیری و امکان تجزیه بوسیله میکروار گانیسم ها است .
LLDPE ( پلی اتیلن خطی با دانسیته پایین )
این پلی اتیلن یک پلیمر خطی با تعدادی شاخه های کوتاه است و معمولا از کوپلیمریزاسیون اتیلن با آلکن های بلند زنجیر ایجاد می شود .
MDPE
پلی اتیلن با دانسیته متوسط است .
کاربرد
پلی اتیلن کاربرد فراوانی در تولید انواع لوازم پلاستیکی مورد استفاده در آشپزخانه و صنایع غذایی دارد . از LDPE در تولید ظروف پلاستیکی استفاده می شود HDPE .، در تولید ظروف شیر و مایعات و انواع وسایل پلاستیکی آشپزخانه کاربرد دارد . در تولید لوله های پلاستیکی و اتصالات لو له کشی معمولا از MDPE استفاده می کنند .
LLDPE بدلیل بالا بودن میزان انعطاف پذیری در تهیه انواع وسایل پلاستیکی انعطاف پذیری مانند لوله هایی با قابلیت خم شدن کاربرد دارد . اخیرا پژهش های فراوانی در تولید پلی اتیلن هایی با زنجیر بلند و دارای شاخه های کوتاه انجام شده است . این پلی اتیلن در اصل HDPE با تعدادی شاخه های جانبی هستند . این پلی اتیلن ها ترکیبی ، استحکام HDPE و انعطاف پذیری LDPE رادارند .
