بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
پلی اتیلن
اسلاید 2 :
تاریخچه پلی اتیلن
كلمه پليمر از كلمه يونانى( پلى ) به معناى چند و ( مر ) به معناى واحد و يا قسمت بوجود آمده است . پليمرها را اشتبا ها رزين ، الاستومر و پلاستيك نيز مىنامند .
در حالى كه پلاستيك تنها يك صفت است كه براى مواردى به كار مى رود كه قابليت تغيير شكل بر اثر فشار را دارا هستند و اغلب اشتباها به عنوان يك كلمه اصلى براى صنايع پلاستيك و توليدات آن به كار مى رود.
اولين بار كلمه پليمر توسط شيمى دانى به نام رنالت در سال 1835 ، به كار رفت و اولين كاربرد تجارى مواد پليمرى در سال 1834 با كشف كائوچو آغاز شد لكن اولين پلاستيك مصنوعى با نام نيترات سلولز در سال 1862 كشف و در سال 1868 وارد بازار شد.نايلون در سال 1938، پلى اتيلن در سال 1942 پلى پروپيلن در سال 1957،پلى بوتيلن درسال 1974و پليمرهاى كريستال مايع براى ساخت اجزاى الكترونيكى در سال 1985رايج گرديدند. پليمرها به سه نوع پليمرهاى طبيعى ، طبيعى اصلاح شده و مصنوعى تقسيم مى شوند. اولين پلاستيكهاى صنعتى مدرن حدود 100سال پيش رواج يافتند ولى در دهه هاى اخير رشد فزاينده و گوناگونى در صنايع به وقوع پيوست .
اسلاید 4 :
پلی اتیلن در یک نگاه
پلی اتیلن در نگاه کلی یا پلی اتن یکی از سادهترین و ارزانترین پلیمرها است. پلی اتیلن جامدی مومی و غیر فعال است. این ماده از پلیمریزاسیون اتیلن بدست میآید و بطور خلاصه بصورت PE نشان داده میشود. مولکول اتیلن دارای یک بند دو گانه است. در فرایند پلیمریزاسیون بند دو گانه هر یک از مونومرها شکسته شده و بجای آن پیوند سادهای بین اتمهای کربن مونومرها ایجاد میشود و محصول ایجاد شده یک درشتمولکول است. واکنش تهیه پلی اتیلن تاریخچه تولید 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" در 1933 کشف شد. این دو دانشمند با حرارت دادن مخلوط اتیلن و بنزالدئید در فشار بالا ، مادهای موممانند بدست آوردند. علت این واکنش وجود ناخالصیهای اکسیژندار در دستگاههای مورد استفاده بود که بعنوان ماده آغازگر پلیمریزاسیون عمل کرده بود. در سال 1935 "مایکل پرین" یکی دیگر از دانشمندهای ICI این روش را توسعه داد و تحت فشار بالا پلیاتیلن را سنتز کرد که این روش اساسی برای تولید صنعتی LDPE در سال 1939 شد.
اسلاید 5 :
پلی اتیلن در یک نگاه
استفاده از انواع کاتالیزورها در سنتز پلیاتیلن اتفاق مهم در سنتز پلی اتیلن ، کشف چندین کاتالیزور جدید بود که پلیمریزاسیون اتیلن را در دما و فشار ملایمتری نسبت به روشهای دیگر امکانپذیر میکرد. 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 سیستمهای کاتالیزور شامل هالیدهای تیتان و ترکیبات آلی آلومینیومدار را توسعه داد. این کاتالیزورها در شرایط ملایمتری نسبت به کاتالیزورهای فیلیپس قابل استفاده بودند و همچنین پلی اتیلن یک آرایش (با ساختار منظم) تولید میکردند. سومین نوع سیستم کاتالیزوری استفاده از ترکیبات متالوسن بود که در سال 1976 در آلمان توسط "والتر کامینیکی" و "هانس ژوژسین" تولید شد.
اسلاید 6 :
کاتالیزورهای زیگلر و متالوسن از لحاظ کارکرد بسیار انعطافپذیر هستند و در فرایند کوپلیمریزاسیون اتیلن با سایر اولفینها که اساس تولید پلیمرهای مهمی مثل VLDPE و LLDPE و MDPE هستند، مورد استفاده قرار میگیرند. اخیرا کاتالیزوری از خانواده متالوینها با قابلیت استفاده بالا برای پلیمریزاسیون پلی اتیلن به نام زیرکونوسن دی کلرید ساخته شده است که امکان تولید پلیمر با ساختار بلوری (تک آرایش) بالا را میدهد. همچنین نوع دیگری از کاتالیزورها به نام کمپلکس ایمینوفتالات با فلزات گروه ششم مورد توجه قرار گرفته است که کارکرد بالاتری نسبت به متالوسنها نشان میدهند.
اسلاید 7 :
ساختار:
نام های دیگر: پلی اتن، لوپولن، هولستان (Hostalen)، مارلکس (Marlex)، ملتی لن (Multilene)، آرلتون (Alaton)، نوواکس (Novex).
مونومر: اتیلن
حلال: تولوئن (Toluene)، زایلن (Xylene)، سیکلو هگزان (Cyclohexene)
دانسیته: 0.910 تا 0.965 g/cm3
کد بازیافت (Recycle Code):
اسلاید 8 :
جدول اطلاعات دمایی و دانسیته پلی اتیلن
اسلاید 9 :
ویژگی های اشتعال (روش شناسایی آسان):
در شعله می سوزد و بعد از حذف شعله همچنان به سوختن ادامه می دهد.
شعله زرد متمایل به نارنجی با پایه آبی دارد.
تقریبأ بدون دود می سوزد.
به راحتی در شعله چکه می کند.
بوی سوختن آن شبیه شمع در حال سوختن (پارافین) است.
اسلاید 10 :
چگونگی تولید
پلی اتیلن (PE) با پلیمریزاسیون گاز اتیلن، تحت فشار و دمای بالا و در حضور کاتالیست تولید می شود. در طول واکنش مولکول های اتیلن به صورت زنجیره هایی به طول 50 تا 50000 واحد (مونومر) تبدیل می شوند و گاز اتیلن به یک ماده جامد سفید رنگ تغییر حالت می دهد.
پر کاربرد ترین کاتالیزور برای تولید پلی اتیلن زیگلر ناتا (Zigler Natta) می باشد که ترکیبی از آلکیلهای آلومینیوم و هالیدهای تیتان است.
اسلاید 11 :
مهمترین ویژگیهای ذاتی پلی اتیلنهای تجاری برای کاربردهای اصلی عبارتاند از:
چگالی
همان طور که قبلاً اشاره شد چگالی انواع پلی اتیلنها در محدودهٔ 0.91 تا 0.965 دارد و علت اینکه آن را تا سه رقم اعشار ذکر میکنند این است که 0.003 تغییر در چگالی باعث تغییر قابل توجهای در ویژگیها میشود. به طور کلی با افزایش چگالی، خطی بودن، سفتی، استحکام کششی، استحکام پارگی، دمای نرم شدن، شکنندگی، عمر خمشی، تمایل به ترک برداشتن افزایش مییابد. پلی اتیلنها بسته به چگالی، به چهار گونه اصلی به نام های پلی اتیلن با چگالی زیاد (HDPE) ، پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)، پلی اتیلن با چگالی کم خطی (LLDPE) و پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE) تقسیم میشوند.
اسلاید 12 :
نمایه مذاب یا شاخص جریان مذاب Melt Flow Index) MFI) کاربردیترین نشانه ارتباط دهنده ویژگیهای پلی اتیلن به متوسط وزن مولکولی است. نمایه مذاب وزن (گرم) پلی اتیلنی است که در عرض ده دقیقه از میان یک روزنه ثابت در دمای ۱۹۰ درجه سانتیگراد بیرون میآید، و این در حالی است که وزنه استانداردی بر روی پیستون محفظه رانش که حاوی سه گرم پلی اتیلن است، قرار دارد. نمایه مذاب تا حدودی (اما نه دقیق ) نسبت معکوس با گرانروی مذاب دارد. بنابر این با افزایش وزن مولکولی متوسط، کاهش مییابد. نمایهٔ مذاب بیشتر، نشان دهندهٔ روانی بیشتر در دماهای فرآورش است. این نماد در اصل برای نشان دادن ویژگیهای سیلانی (روانی) به عنوان معیاری از قابلیت اکسترود شدن است. به طور کلی با افزایش نمایهٔ مذاب، استحکام کششی، مقاومت پارگی، دمای نرم شدن و چقرمگی پلی اتیلن کاهش مییابد.
توزیع وزن مولکولی
توزیع وزن مولکولی (Mw/Mn) نیز اثر بارزی بر روی ویژگیها دارد. با افزایش نسبت Mw/Mn استحکام کششی، دمای نرم شدن و چقرمگی کاهش مییابد و شکنندگی و تمایل به ترک برداشتن افزایش مییابد.
اسلاید 13 :
انواع پلی اتیلن
ضمن انجام واکنش پلیمریزاسیون، تعدادی شاخه جانبی نیز در طول زنجیره اصلی ایجاد می شود که تفاوت تعداد و طول این زنجیره های جانبی باعث و به وجود آمدن چند نوع پلی اتیلن می شود که در زیر به آنها اشاره می کنیم.
اسلاید 14 :
HDPE (High Density Polyethylene) پلی اتیلن باتراکم بالا (پلی اتیلن سنگین یا پلی اتیلن نرم):
هرگاه در طی فرآیند پلیمریزاسیون پلی اتیلن تعداد زنجیره های جانبی کم و طول آنها کوتاه باشد (بین 2 تا 4 اتم) امکان نزدیک شدن زنجیره های اصلی به یکدیگر و تشکیل ساختار بلوری (با سرد شدن مذاب پلی اتیلن) به وجود می آید که به این نوع پلی اتیلن، HDPE می گویند؛ بلورینگی این پلیمر 80 تا 95 درصد است و چگالی این محصول بالای 0/941 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد.
این محصول در سال 1939 به صورت تجاری به بازار عرضه شد، این پلیمر در درجه حرارت 180 تا 200 درجه سانتی گراد و در فشاری بین 1000 تا 2000 اتمسفر تولید می شود.
این پلیمر در درجه حرارت 110 درجه سانتی گراد ذوب می شود.
اسلاید 15 :
مزایا: از مهم ترین ویژگی های HDPE که سبب کاربرد وسیع آن شده است می توان به هزینه پائین تولید، فرآیند پذیری آسان و نفوذ ناپذیری خوب در برابر رطوبت اشاره کرد.
معایب: نفوذ پذیری بالا در برابر اکسیژن، هیدروژن، بو، عطر ها، نرمی و نقطه نرمی پائین.
دیگر خواص: اشیاء ساخته شده از این پلیمر دارای خواص عمومی خوب، حالت نرمش زیاد، سطح خارجی سخت، مقاومت الکتریکی خوب و بدون بو و مزه و دارای خواص شیمیایی مقاوم در برابر اسید ها، باز ها، الکل ها و مقاومت کم در مقابل اتر، کتون، استر، روغن، چربی می باشند.
کاربرد ها: ظروف خانگی، اسباب بازی، لوازم پزشکی، فیلم ها و ظروف بستی بندی، بطری های قالب گیری شده
دمشی، انواع قالب گیری تزریقی
اسلاید 20 :
LDPE (Low Density Polyethylene) پلی اتیلن با تراکم پایین (پلی اتیلن یا پلی اتیلن سخت):
هرگاه در طی فرآیند پلیمریزاسیون پلی اتیلن تعداد زنجیره های جانبی زیاد و طول آنها متوسط و بلند باشد، امکان نزدیک شدن زنجیره های اصلی به یکدیگر کاهش می یابد و بی نظمی آنها (با سرد شدن مذاب پلی اتیلن) افزایش می یابد که به این نوع پلی اتیلن، LDPE می گویند؛ بلورینگی این پلیمر 50 تا 70 درصد است و چگالی این محصول بین 0/91 تا 0/925 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد.
این محصول در سال 1955 به صورت تجاری به بازار عرضه شد، این پلیمر در درجه حرارت 50 تا 80 درجه سانتی گراد و در فشاری بین 1 تا 4 اتمسفر تولید می شود. چون این پلیمر در فشار و درجه حرارت پایین تهیه می گردد با صرفه تر بوده و هزینه تولید کمتری دارد. این پلیمر در درجه حرارت 130 درجه سانتی گراد ذوب می شود.
