پلی اتیلن چگونه ساخته می شود؟

 پلی اتیلن ، که به نام پلی ‌الفین هم شناخته می ‌شود، در تولید محصولات مختلفی مثل کیسه‌ های نایلونی، اسباب بازی ‌ها، بسته بندی ها، جلیقه ‌های ضد گلوله و... کاربرد دارند. جالب است بدانید که با وجود کاربردهای گسترده، ساختار این پلیمر بسیار ساده بوده و از زنجیره‌ ای از اتم ‌های کربن ساخته شده است. پلی‌اتیلن یا همیان PE در انواع مختلفی تولید می ‌شود که از جمله آن‌ ها می‌ توان به PE با چگالی پایین (LDPE)، سنگین  (HDPE) و خطی (LLDPE)  اشاره کرد. علاوه بر این، این مواد می ‌تواند به عنوان جز اصلی در تولید کوپلیمر نیز استفاده شود، که خواص ویژه ‌ای را برای کاربردهای خاص تر ایجاد می ‌کنند. در این مقاله، به بررسی فرآیند تولید این ماده شیمیایی و مزایای مختلف استفاده از آن می ‌پردازیم.

نحوه تولید پلی اتیلن
PE، یک پلیمر پرکاربرد است که از فرآیند پلیمریزاسیون گاز اتیلن تولید می ‌شود. در این فرآیند، گاز اتیلن تحت شرایط خاصی از گرما و فشار بالا به داخل محیط آبی وارد شده، که موجب پیوند مولکول‌ های اتیلن و درنهایت تولید پلی ‌اتیلن می‌ گردد. این ماده معمولا به صورت سفید رنگ تولید شده و پس از مراحل هوادهی و سرد شدن به ماده شیمایی مدنظر تبدیل خواهد شد که در تولید محصولاتی مانند لوله ‌ها، ورق ‌ها و انواع پلاستیک ‌ها مورد استفاده قرار می گیرد. این پلیمر اتیلنی بر اساس ویژگی‌ های مختلف مانند چگالی، استحکام و انعطاف‌ پذیری به گریدهای مختلف تقسیم بندی می ‌شوند. این تقسیم ‌بندی ‌ها به فرآیند تولیدشان بستگی داشته و با تغییرات خاص در تولید، امکان ساخت ترموپلاستیک با ویژگی‌ های متفاوت برای کاربردهای خاص مانند بسته‌ بندی، لوله‌ کشی یا تولید محصولات صنعتی وجود خواهد داشت. در ادامه به تفکیک، نحوه تولید پلی اتیلن برای گریدهای مختلف را شرح خواهیم داد.

نحوه تولید پلی اتیلن سبک
نحوه تولید پلی اتیلن سبک یا (LDPE) از طریق فرآیند پلیمریزاسیون به ‌وسیله آغازگرهای خاصی مانند پراکسید آلی انجام می ‌شود که پس از رقیق ‌سازی با حلال ‌های مناسب، به راکتور افزوده خواهند شد. در این فرآیند، فشار بالا (حدود ۱۰۰۰ تا ۳۰۰۰ اتمسفر) و دما بین ۸۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی ‌گراد برای شروع  واکنش ‌ها ضروری می باشد.
در این مرحله، مونومرهای اتیلن به راکتور افزوده شده و تحت فشار بسیار بالا، حدودا 2400 بار، قرار می ‌گیرند. سپس، این مواد در یک اتوکلاو تحت شرایط دمایی و فشاری خاص به پلیمریزاسیون می ‌پردازند. در این فرآیند، ویژگی ‌هایی مانند شاخص ذوب، توزیع وزن مولکولی و چگالی پلیمر تعیین خواهد شد. اتیلن اضافی از راکتور خارج شده و به چرخه بازیابی باز می گردد تا مجددا وارد فرآیند تولید شوند. در نهایت، پلیمر تولیدی وارد مرحله اکسترودر شده، سرد می ‌شود و آماده بسته ‌بندی و مصرف می ‌گردد. این فرآیند دقیق و کنترل ‌شده باعث تولید پلی اتیلن در گرید سبک با ویژگی ‌های مطلوب و کاربردهای متنوع در صنایع مختلف می ‌شود. 

نحوه تولید پلی اتیلن سنگین
نحوه تولید پلی اتیلن سنگین (HDPE) به صورت پلیمریزاسیون دوغابی می باشد. این فرآیند عموما در سه راکتور متوالی انجام می‌ شود تا واکنش ‌ها به طور پیوسته و کنترل ‌شده صورت گیرد و در نهایت پلاستیک مشتق شده از اتیلن در گرید سنگین با کیفیت بالا تولید شود. در این روش، مونومر اتیلن در حضور یک حلال مناسب که معمولا هگزان است، به راکتورها وارد می ‌شود. هگزان به عنوان یک واسط یا محیط انتقال، از جهت حل‌ کردن مواد و ایجاد شرایط مطلوب برای پلیمریزاسیون نقش کلیدی ایفا می ‌کند.
در این فرآیند، از کاتالیست زیگلر-ناتا استفاده می ‌شود که ترکیبی از تیتانیوم کلرید و ترکیب‌های آلکیل آلومینیومی می باشد. این کاتالیست ‌ها باعث تسریع فرآیند پلیمریزاسیون و بهبود کنترل ویژگی ‌های PE تولید شده خواهند شد. واکنش شیمیایی در سه مرحله مجزا در راکتورهای متوالی صورت م ی‌گیرد، که در هر مرحله شرایط فشار، دما و غلظت دقیقا باید تنظیم شوند تا کیفیت و خصوصیات مورد نظر برای گرید سنگین، از جمله چگالی و توزیع وزن مولکولی، به طور مطلوب حاصل شود.



نحوه تولید پلی اتیلن خطی
نحوه تولید پلی اتیلن خطی (LLDPE) به این صورت است که، پلیمریزاسیون با دمای کنترل‌ شده بین ۷۵ تا ۱۱۰ درجه سانتی‌ گراد اتفاق می افتد. در فرآیند تولید PE در گرید خطی، از کاتالیست‌ های زیگلر-ناتا و متالوسن برای آغاز واکنش پلیمریزاسیون در دمای کنترل‌ شده استفاده می ‌شود. این کاتالیست ‌ها همراه با مواد دیگر، مانند دی ‌اکسید تیتانیوم که به‌ عنوان عامل سفیدکننده و پایدارکننده، به پلی‌ اتیلن اضافه می ‌شود، به راکتور تزریق می‌ گردند. دی ‌اکسید تیتانیوم به افزایش مقاومت پلیمر اتیلنی در برابر اشعه  UVکمک کرده و باعث بهبود ویژگی ‌های نوری و ماندگاری این ماده می‌ شوند.
در ادامه، این کاتالیست ‌ها توانایی ایجاد زنجیره‌ های پلیمری خطی و با چگالی کم را دارند که ویژگی ‌های خاص ترموپلاستیک به سبک خطی (LLDPE)  را می ‌سازد. پس از واکنش ‌های شیمیایی درون راکتور، مواد زائد و معیوب که در فرآیند تولید به وجود می ‌آیند، از راکتور خارج می ‌شوند. این فرآیند به ‌صورت مداوم ادامه می ‌یابد تا LLDPE با ویژگی ‌های مطلوب به تولید برسند. پس از اتمام مرحله پلیمریزاسیون، پلی ‌اتیلن خطی به مرحله ‌های بعدی مانند اکسترودینگ و خنک‌ سازی وارد می‌ شود، جایی که در نهایت به ‌صورت مواد اولیه آماده استفاده برای تولید انواع لوازم، خواهد بود.

مزایای پلی اتیلن در صنعت
مزایای پلی اتیلن در صنعت باعث شده است تا تولیدکنندگان روی به استفاده از این مواد اولیه بیاورند. در ادامه برخی از مهم ترین مزیت های این مواد اولیه شیمیایی را بیشتر بررسی خواهیم کرد.



1.   پایداری دربرابر اکسیدکننده ها
پلی ‌اتیلن به دلیل ساختار شیمیایی منحصر به فرد خود در برابر اکسیدکننده ‌های قوی، پایداری بالایی از خود نشان می ‌دهد. این ویژگی باعث می ‌شود که محصولات ساخته‌ شده از این ماده شیمیایی طول عمر بیشتری داشته باشند.

2.   قیمت پایین و دسترسی آسان
پلی ‌اتیلن به دلیل فراوانی منابع تولید و فرآیندهای کم ‌هزینه، از قیمت تمام ‌شده مناسبی برخوردار است. این مزیت به تولیدکنندگان این امکان را می ‌دهد تا محصولاتی با قیمت رقابتی ارائه دهند.

3.   قابلیت تبدیل پذیری خوب
این پلیمر قابلیت شکل ‌پذیری بسیار بالایی دارد و می‌ توان آن را به ‌راحتی به شکل‌ های مختلف مانند ورق، لوله، فیلم و انواع محصولات صنعتی تبدیل کرد.

4.   مقاومت در برابر ضربه و فشار
این ماده در برابر فشار و ضربه بسیار مقاوم است و از این رو در تولید لوله‌ های انتقال آب، گاز یا کاربردهای صنعتی که نیاز به تحمل فشار بالا دارند، مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

5.   عدم انتشار بوی نامطبوع و سمی
پلی‌ اتیلن ماده‌ ای بی ‌بو و غیرسمی است و به همین دلیل در صنایع غذایی و دارویی نیز کاربرد گسترده ‌ای دارد.
برای خرید انواع مواد پلیمری از شرکت شیمی پل (تامین کننده انواع مواد پلیمری و شیمیایی) با شماره 02188616245 تماس حاصل فرمایید و یا به وبسایت https://shimipole.com مراجعه نمایید.