1. البولي إيثيلين (PE)
(1) الخصائص والتطبيقات
البولي إيثيلين (PE) هو مادة بلاستيكية حرارية نموذجية. وهو عبارة عن مسحوق أبيض عديم الرائحة والمذاق وغير سام وقابل للاحتراق. وعادةً ما يتم توفير راتنجات البولي إيثيلين المستخدمة في القولبة على شكل حبيبات شبيهة بالشمع يتم إنتاجها عن طريق البثق والتكوير، وتتميز بمظهر أبيض حليبي.
يتراوح الوزن الجزيئي للبولي إيثيلين عادةً بين 10,000 و1,000,000. ويُصنف البولي إيثيلين الذي يتجاوز وزنه الجزيئي 1,000,000 على أنه البولي إيثيلين ذو الوزن الجزيئي الفائق (UHMWPE). وبشكل عام، كلما ارتفع الوزن الجزيئي، كانت الخصائص الفيزيائية والميكانيكية أفضل. ومع ذلك، تزداد صعوبة المعالجة مع ارتفاع الوزن الجزيئي.
لذلك، ينبغي اختيار الوزن الجزيئي المناسب وظروف المعالجة وفقًا للاستخدام المقصود. يُعد البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي مناسبًا للاستخدامات الهيكلية والحاملة للأحمال، بينما يُستخدم البولي إيثيلين منخفض الوزن الجزيئي بشكل أساسي في الطلاءات، ومواد التلميع، ومواد التشحيم، والملدنات، والاستخدامات المماثلة.
تعتمد الخصائص الميكانيكية للبولي إيثيلين بشكل كبير على عوامل مثل الوزن الجزيئي ودرجة التفرع والبلورة. يتميز البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) عادةً بمقاومة شد تبلغ 20-25 ميجا باسكال، في حين أن البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) يتمتع عمومًا بمقاومة شد تبلغ 10-12 ميجا باسكال فقط.
تتأثر خصائص تمدد البولي إيثيلين بشكل أساسي بكثافته. فمع ارتفاع الكثافة والبلورة، تنخفض عادةً المرونة والقدرة على التمدد.
كما يتميز البولي إيثيلين بخصائص عزل كهربائي ممتازة. وباعتباره مادة عازلة غير قطبية، فإن ثابته العازل وفقدانه العازل لا يتأثران بشكل كبير بدرجة الحرارة والتردد. وأداؤه المتميز في الترددات العالية يجعله مناسبًا بشكل خاص لتصنيع طبقات العزل لمختلف الكابلات عالية التردد والكابلات البحرية.
(2) أنواع البولي إيثيلين
1. البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)
(1) الأداء:
يتراوح نطاق كثافة البولي إيثيلين منخفض الكثافة بين 0.910 و0.925 جم/سم³. ويتميز بتركيب جزيئي من النوع المتفرع، حيث ترتبط فروع طويلة وقصيرة بالسلسلة الرئيسية. لكل 1000 ذرة كربون في السلسلة الرئيسية، يوجد حوالي 50 أو أقل من فروع الإيثيل أو البوتيل أو الفروع الأطول. مقارنةً بالبولي إيثيلين عالي الكثافة ومتوسط الكثافة، يتميز هذا النوع بتبلور أقل (55%–65%)، ونقطة تليين أقل (108 درجة مئوية–126 درجة مئوية)، ونطاق مؤشر ذوبان أوسع (0.2–80 جم/10 دقائق). نظرًا لأن التركيب الكيميائي للبولي إيثيلين منخفض الكثافة مشابه لتركيب الهيدروكربونات البارافينية ولا يحتوي على مجموعات قطبية، فإنه يتمتع باستقرار كيميائي جيد ومقاومة للتآكل بواسطة الأحماض والقلويات ومحاليل الأملاح المائية. خصائصه الكهربائية ممتازة، وتتميز بموصلية منخفضة، وثابت عازل منخفض، وفقدان عازل منخفض، وقوة عازلة عالية. ومع ذلك، فإن البولي إيثيلين منخفض الكثافة يتمتع بمقاومة حرارية ضعيفة ولا يقاوم الأكسجين أو الشيخوخة الضوئية. لذلك، تُضاف عادةً مضادات الأكسدة وامتصاصات الأشعة فوق البنفسجية إلى الراتينج لتحسين مقاومته للشيخوخة. يتمتع البولي إيثيلين منخفض الكثافة بمرونة وقابلية للتمدد وشفافية جيدة، ولكن قوته الميكانيكية أقل من تلك الخاصة بالبولي إيثيلين عالي الكثافة والبولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة.
(2) التطبيقات:
يُستخدم البولي إيثيلين منخفض الكثافة بشكل أساسي في إنتاج الأغشية. تمثل منتجات الأغشية أكثر من نصف إجمالي إنتاج منتجات البولي إيثيلين منخفض الكثافة، وتستخدم في الأغشية الزراعية وتغليف الأطعمة المختلفة والمنسوجات والسلع الصناعية. نظرًا لخصائصه العازلة للكهرباء الممتازة، غالبًا ما يستخدم البولي إيثيلين منخفض الكثافة كمواد تغليف للأسلاك والكابلات. كما يستخدم في المنتجات المصبوبة بالحقن مثل الألعاب المختلفة والأغطية والصناديق والحاويات. وعند مزجه مع البولي إيثيلين عالي الكثافة، يمكن استخدامه في القولبة بالحقن والقولبة بالنفخ لإنتاج الأنابيب والحاويات، إلخ.
2. البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)
(1) الأداء:
تتراوح كثافة البولي إيثيلين عالي الكثافة بين 0.941 و0.965 جم/سم³، ويتميز بتركيب جزيئي خطي مع عدد قليل من الفروع، حيث يبلغ متوسط عدد الفروع بضع فروع فقط لكل 1000 ذرة كربون. بالمقارنة مع البولي إيثيلين منخفض الكثافة، يتميز البولي إيثيلين عالي الكثافة بدرجة تبلور تتراوح بين 80% و90%، وكثافة أعلى، ودرجة حرارة تشغيل أعلى، وصلابة وقوة ميكانيكية أكبر، ومقاومة كيميائية جيدة.
(2) التطبيقات:
تختلف استخدامات البولي إيثيلين عالي الكثافة عن استخدامات البولي إيثيلين منخفض الكثافة. يُستخدم حوالي 50%–70% من البولي إيثيلين منخفض الكثافة في إنتاج الأغشية، في حين يُستخدم البولي إيثيلين عالي الكثافة بشكل أساسي في تصنيع المنتجات المجوفة الصلبة، وهو ما يمثل حوالي 40%–65% من إجمالي استهلاكه. وتشمل التطبيقات المحددة: القولبة بالنفخ لإنتاج مختلف الزجاجات والعلب والحاويات الصناعية مثل الخزانات والبراميل؛ القولبة بالحقن لتصنيع الحاويات اليومية مثل الأحواض والدلاء والسلال والصناديق والإطارات، بالإضافة إلى الأدوات اليومية والأثاث؛ القولبة بالبثق لإنتاج الأنابيب المختلفة والأشرطة والألياف والخيوط الأحادية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه لتصنيع مواد تغليف الأسلاك والكابلات والورق الصناعي. عند إضافة كميات كبيرة من أملاح الكالسيوم غير العضوية، يمكن استخدامه أيضًا لإنتاج صناديق التغليف البلاستيكية المصنوعة من الكالسيوم، والأثاث، والأبواب، والنوافذ. في الآونة الأخيرة، تم استخدام البولي إيثيلين عالي الكثافة بشكل متزايد لإنتاج أغشية رقيقة للغاية عالية القوة لتغليف المواد الغذائية والمنتجات الزراعية والمنسوجات.
