پلیمرها (بسپارها)، هیدروکربنهای بزرگی هستند که از فرآیند پلیمریزاسیونِ (پیوند شیمیایی پیدرپی) واحدهای مولکولی کوچک به نام مونومر (تکپار) تشکیل میشوند.
یکی از متداولترین پلیمرها، مولکول پلی اتیلن است که از اتصال مکرر واحدهای اتیلن بهوجود میآید. اتیلن یک گاز بیرنگ است که از ۲ اتم کربن با پیوند دوگانه، و ۴ اتم هیدروژن حاصل شده است.
در فرآیند تولید مواد اولیه پلی اتیلن، ابتدا پیوند دوگانه بین ۲ اتم کربن شکستهشده و هر دوی آنها برای برقراری پیوند با یک اتم دیگر، مستعد میشوند.
در مرحله بعد، تکتک واحدهای اتیلن که پیوند دوگانهشان شکستهشده، در کنار یکدیگر قرارگرفته و با هم پیوند شیمیایی برقرار میکنند. این تکرار و برقراری پیوند تا جایی ادامه پیدا میکند که واکنش متوقف و طول زنجیر ثابت شده و مولکول بزرگ پلی اتیلن تشکل شود.
فرآیند پلیمریزهشدن اتیلن، در سیستمهای راکتوری، با بهکارگیری کاتالیزورهای متفاوت و تحت شرایط مختلف فشار و دما انجام میپذیرد.
مواد اولیه پلی اتیلن یا فقط با بهکارگیری مونومر اتیلن تولید میشوند که به آنها هوموپلیمر میگویند، یا در فرآیند پلیمریزاسیون آنها، از مونومرهایی مثل بوتن، پروپن، هگزن و اکتن، که به آنها کومونومر (Co-monomer) میگویند، استفاده میشود؛ در این حالت به روش پلیمریزاسیون، کوپلیمریزاسیون (Co-polymerization) و به پلیمرهای حاصل از آن کوپلیمر گفته میشود.
پارامترهای حائز اهمیت در مواد اولیه پلی اتیلن
چگالی، بلورینگی، وزن مولکولی و توزیع وزن مولکولی از جمله شاخصههای مهمی هستند که نقش تعیینکنندهای در خواص فیزیکی و ویژگیهای نهایی پلی اتیلن دارند. لطفاً برای آشنایی بیشتر با این شاخصهها، موارد الف تا ت را دنبال کنید.
الف) چگالی مواد اولیه پلی اتیلن
مولکولهای پلی اتیلن، بسته به تعداد شاخههای جانبی موجود در آرایش مولکولی آنها، چگالیهای متفاوتی دارند. بهطورکلی، هر چقدر که اتیلن تحت فشار بالاتری پلیمریزهشده و به پلی اتیلن تبدیل شود، میزان شاخهایشدن زنجیر اصلی بیشتر شده و تعداد شاخههای جانبی افزایش مییابد.
همین افزایش تعداد شاخههای جانبی، موجب کاهش چگالی شده و اصطلاحاً پلی اتیلن سبکتری تولید میشود. علت این امر این است که حضور شاخههای جانبی، از قرارگرفتن تنگاتنگ زنجیرها ممانعت به عمل میآورد.
در حقیقت مولکولهای پلی اتیلن از لحاظ مقدار چگالی، به انواع زیر تقسیمبندی میشوند:
پلی اتیلن سبک LDPE=Low-Density Polyethylene (فرآیند پرفشار)
پلی اتیلن سبک خطی LLDPE=Linear-Low-Density Polyethylene (پیشرفت فرآیند به سمت کمفشار)
پلی اتیلن با چگالی متوسط (هر دو فرآیند پرفشار و کمفشار)
پلی اتیلن سنگین HDPE=High Density Polyethylene (فرآیند کمفشار با استفاده از مقدار کمی کومونومر که کوپلیمر از آن حاصل میشود)
پلی اتیلن سنگین HDPE=High Density Polyethylene (فرآیند کمفشار بدون حضور کومونومر که هوموپلیمر ا آن حاصل میشود)
