پلی اتیلن سبک (LDPE) نوعی پلی اتیلن است که به خاطر انعطاف پذیری و شفافیت فوق العاده اش شناخته شده است. این ماده از طریق فرایند پلیمریزاسیون اتیلن تحت فشار بالا تولید می شود. این فرآیند منجر به یک پلیمر با شاخه‌های زنجیره‌ای بلند می‌شود که ایده‌آل برای کاربردهایی است که به خمش و شفافیت نیاز دارند. پلی اتیلن سبک به‌طور گسترده‌ای در ساخت طیف وسیعی از اقلام مصرفی به کار می‌رود. این ماده از درب‌های درفش‌دار ظروف نگه‌داری مواد غذایی گرفته تا روکش‌های کاغذ کادو و برزنت کاربرد دارد. با توجه به خاصیت ارتجاعی ذاتی و ضد آب بودن، این ماده یک انتخاب محبوب برای بسته بندی های انعطاف پذیر و حتی چمن مصنوعی به شمار می رود.

گرید های پلی اتیلن سبک

گرید تامین کننده MFR چگالی (گرم بر سانتی متر مکعب) دیتاشیت
2420 D امیرکبیر 0.25 0.923 دانلود
2420 E02 باختر 1.9(±)0.2 0.923(±)0.002 دانلود
2420 F امیرکبیر 0.75 0.923 دانلود
2420 H امیرکبیر 1.9 0.925 دانلود
2420 K امیرکبیر 4 0.925 دانلود
1922 آریا ساسول 22 0.919 دانلود
2119 X آریا ساسول 1.9 0.921 دانلود
LFI2047A آریا ساسول 4.7 0.924 دانلود
0075 بندرامام 0.75 0.920 دانلود
0200 بندرامام 2 0.920 دانلود
1922 T لاله 22 0.919 دانلود
2100TN00 لاله 0.3 0.921 دانلود
2102TX00 لاله 1.9 0.921 دانلود
2404TC47 لاله 4.7 0.924 دانلود
2420F3 خلیج فارس و باختر 0.3(±)0.05 0.923(±)0.002 دانلود
2420F8 خلیج فارس و باختر 0.8(±)0.1 0.923(±)0.002 دانلود
2130 آریا ساسول 0.3 0.921 دانلود

پلی اتیلن سبک جیست؟

پلی اتیلن سبک (LDPE) یک پلیمر ترموپلاستیک است که از مونومر اتیلن ساخته شده است. برای اولین بار در سال 1933 توسط دکتر جان سی در صنایع شیمیایی امپریال (ICI) با استفاده از فرآیند فشار بالا از طریق پلیمریزاسیون رادیکال آزاد تولید شد. امروزه پلی اتیلن سبک همچنان با همان روش تولید می شود.

بازیافت 5.7 درصد پلی اتیلن سبک در ایالات متحده بازیافت می شود
چگالی محدوده چگالی 917-930 kg/m^3
مقاومت حرارتی می تواند دمای 65 درجه سانتی گراد را به طور مداوم و 90 درجه سانتی گراد را برای مدت کوتاهی تحمل کند
انشعاب انشعاب بیشتری نسبت به HDPE دارد و در نتیجه نیروهای بین مولکولی ضعیف تر و انعطاف پذیری بالاتری دارد
انتشار گازهای گلخانه ای در معرض نور خورشید، مقادیر قابل توجهی متان و اتیلن تولید می‌کند که منجر به انتشار گازهای گلخانه‌ای با سرعتی غیرقابل دوام و مخرب برای محیط زیست می‌شود.

ساختار پلی اتیلن سبک

پلی اتیلن سبک از طریق ساختار پیوند دهی به شدت شاخه ‌دار، که شبیه شاخه‌های درخت است، مشخص می‌شود. این ویژگی ساختاری، LDPE را از انواع دیگر پلی اتیلن مانند پلی اتیلن سنگین (HDPE) و پلی اتیلن خطی با دانسیته کم (LLDPE) متمایز می‌کند. این شاخه‌ها باعث انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری منحصر به فرد LDPE می‌شوند که ناشی از بلورینگی پایین‌تر آن است.

low-density polyethylene structure

ترکیب شیمیایی

پلی اتیلن سبک، یک پلی‌آلفین است که به معنای دارا بودن تعداد زیادی واحدهای تکراری اتیلن (C₂H₄) است. فرمول دقیق ممکن است به وابستگی به فرایند تولید متغیر باشد، اما به طور کلی می‌توان آن را به صورت (C₂H₄)ₙ نمایش داد، جایی که “n” نشانگر یک تعداد بزرگ (هزاران) از واحدهای اتیلن است که به صورت اتصال کووالانتی با یکدیگر متصل شده‌اند.

ستون فقرات و انشعاب

ساختار اصلی LDPE یک زنجیره هیدروکربنی است. این زنجیره شامل اتم‌های کربن (C) است که به صورت خطی به هم متصل شده‌اند، هر اتم کربن به دو اتم هیدروژن (H) متصل است به جز در اطراف انتهای زنجیره. ویژگی ممیز LDPE در حضور شاخه‌هایی است که از این زنجیره اصلی بیرون می‌آیند. این شاخه‌ها، نیز از کربن و هیدروژن تشکیل شده‌اند و ترتیب کامل ستون پلیمری را به هم می‌زنند.

تراکم و طول شاخه‌ها

LDPE نسبت به سایر پلی اتیلن‌ها دارای درجه نسبتاً بالایی از شاخه‌ها است، به طوری که تقریباً 2٪ از اتم‌های کربن آن شامل شاخه‌ها هستند. این شاخه‌ها می‌توانند در طول متغیر باشند که بیشتر تأثیرگذار بر ویژگی‌های مواد می‌باشد.

تأثیر ساختار بر ویژگی‌ها

  • چگالی: حضور شاخه‌ها باعث مانع شدن بسته‌بندی نزدیک زنجیره‌های LDPE می‌شود، که منجر به چگالی کمتر نسبت به پلی اتیلن‌های خطی‌تر مانند HDPE می‌شود.
  • بلوک کریستالی: ساختار شاخه‌دار، ایجاد مناطق بسیار مرتب و کریستالی درون ساختار LDPE را مختل می‌کند. این منجر به کریستالیته کمتر می‌شود که به انعطاف پذیری ماده کمک می‌کند.
  • مقاومت و انعطاف پذیری: در مقایسه با پلی اتیلن‌های خطی، LDPE به دلیل وجود نیروهای مولکولی ضعیف بین زنجیره‌های کم تراکم، دارای مقاومت کششی کمتر است. اما شاخه‌ها امکان انعطاف و انعطاف پذیری بیشتر را فراهم می‌کنند، که آن را برای کاربردهایی که نیاز به انطباق دارند، ایده‌آل می‌کند.

خواص پلی اتیلن سبک (LDPE):

پلی اتیلن سبک (LDPE) یک پلیمر ترموپلاستیک است که از مونومر اتیلن ساخته شده است. که دارای ویژگی‌های کلیدی زیر است:

  • چگالی LDPE در محدوده 917-930 کیلوگرم بر متر مکعب است که کمتر از پلی‌اتیلن سنگین (HDPE) است.
  • انعطاف‌پذیر، نرم و مقاوم به دلیل ساختار مولکولی شاخه‌دار و کریستالیته کم آن است.
  • مقاومت خوبی در برابر اسیدها، الکل‌ها، بازها و استرها دارد.
  • مقاوم در برابر رطوبت و ضربه
  • شفاف و بی بو
  • می‌تواند در دماهای تا ۶۵ درجه سانتی‌گراد به صورت مداوم و برای دوره‌های کوتاه تا ۹۰ درجه سانتی‌گراد مقاومت کند.

فرآیند تولید پلی اتیلن سبک

فرآیند تولید پلی اتیلن سبک شامل چند مرحله است که به طور معمول در یک فرآیند پیوسته انجام می‌شود. مراحل اصلی در فرآیند تولید LDPE عبارتند از:

آماده‌سازی مونومر

گاز اتیلن، مونومر اصلی برای تولید LDPE، از منابع مختلفی مانند شکستن بخاری تغذیه‌شده با هیدروکربن مانند نفتا یا اتان به دست می‌آید. گاز اتیلن تصفیه می‌شود تا هر گونه آلاینده یا فرآورده‌های غیرمطلوب حذف شود.

2. پلیمریزاسیون

گاز اتیلن پاک شده به یک راکتور با فشار بالا وارد می‌شود، که به طور معمول در فشارهایی از 1،000 تا 3،000 اتمسفر (100 تا 300 مگاپاسکال) و دماهای بین 100 درجه سانتی‌گراد تا 300 درجه سانتی‌گراد عمل می‌کند.
یک مبدل رادیکال آزاد، مانند پراکسید آلی یا اکسیژن، به راکتور وارد می‌شود تا فرآیند پلیمریزاسیون را آغاز کند.
شرایط فشار و دما باعث پلیمریزاسیون مونومرهای اتیلن می‌شوند، که منجر به تشکیل مولکول‌های پلی‌اتیلن با زنجیره‌های بلند و ساختار شاخه‌دار مشخص LDPE می‌شود.

3. حذف و غیرفعال کردن کاتالیست:

بعد از پلیمریزاسیون، مخلوط پلیمری از طریق یک سیستم حذف یا غیرفعال‌سازی کاتالیست عبور می‌کند تا هر گونه کاتالیست یا باقیمانده‌های مبدل رادیکال آزاد را حذف یا نیترال کند.

4. بی ثباتی

مخلوط پلیمری سپس از طریق یک سیستم دوولاتیلیزاسیون عبور می‌کند، جایی که مونومر‌های باز‌پخت نشده، حلال‌ها یا سایر مواد از پلیمر جدا می‌شوند.

5. بازیافت پلیمر و گندله سازی:

پلیمر LDPE ذوب شده اکسترود شده و به قطعات یا دانه‌های کوچک برش داده می‌شود که سپس خنک شده و خشک می‌شوند.
سپس دانه‌ها یا گرانول‌ها آماده برای پردازش‌های بیشتر مانند اکسترود، ریختن در قالب یا فرایند پرورش هستند تا محصولات مختلف LDPE تولید شود.

6. مواد افزودنی و ترکیب شدن

بسته به ویژگی‌ها و کاربردهای مورد نظر، افزودنی‌های مختلف مانند آنتی اکسیدان‌ها، استابیلایزرها، رنگ‌ها یا پرکننده‌ها می‌توانند در فرآیند اکسترود یا ترکیب با دانه‌های LDPE اضافه شوند.

فرآیند پلیمریزاسیون با فشار بالا که برای تولید LDPE استفاده می‌شود، منجر به ساختار مولکولی با شاخه‌های زیاد می‌شود، که ویژگی‌های مطلوبی مانند انعطاف‌پذیری، مقاومت و قابلیت فرآیندسازی خوب را به محصول نهایی اعطا می‌کند. فرآیند تولید پیوسته اجازه می‌دهد تا تولید رزین‌های LDPE به صورت کارآمد و بزرگ مقیاس انجام شود.

کاربردهای پلی اتیلن سبک

پلی اتیلن سبک به دلیل ویژگی‌ها و اقتصادی بودنش، یک ماده پلاستیکی چند منظوره و پرکاربرد است. در اینجا برخی از کاربردهای رایج پلی اتیلن سبک آورده شده است:

  • بسته بندی و کالاهای مصرفی

Packaging And Consumer Goods

استفاده از LDPE در کاربردهای گسترده آن در انواع بسته بندی و کالاهای مصرفی مشهود است. این ماده به طور گسترده و به صورت ذاتی به شکل کیسه های پلی اتیلن برای نگهداری مواد غذایی، کیسه های خرید و همچنین کاورهای خشکشویی تولید می شود – که نشان دهنده نقش حیاتی آن در فعالیت های روزانه مصرف کنندگان است. از LDPE همچنین در ساخت ظروف، بطری های دردار و بطری های فشاری که در مصارف خانگی و صنعتی کاربرد دارند، استفاده می شود. انعطاف پذیری و دوام از دیگر ویژگی های این ماده است که راحتی و کاربرد را به لوازم منزل و بهداشت شخصی مانند بطری ها، درب ها و درپوش های بسته بندی محصولات اضافه می کند.

  • کاربردهای صنعتی و کشاورزی

Low Density Polyethylene Applications: Packaging And Consumer Goods

در بخش صنعتی، پلی اتیلن سبک نقش حیاتی در صنعت ساختمان دارد که در آن برای حفاظت از سطوح در طول پروژه‌های ساخت و بازسازی، به عنوان مانع رطوبت و مانع بخار استفاده می‌شود. کاربردهای آن به زمینه کشاورزی هم گسترده است که برای تولید فیلم‌های گلخانه، فیلم‌های مولچ و کیسه‌های سیلوژ استفاده می‌شود. این محصولات به کنترل دما، حفاظت از محصولات کشاورزی و افزایش عملکرد محصول کمک می‌کنند و در نتیجه به حمایت از روش‌های کشاورزی پایدار کمک می‌کنند. ویژگی‌های پلی اتیلن سبک از طریق استفاده از آن در ژئوممبران‌ها برای آب‌بندی و لایه‌کشی در زباله‌خانه‌ها، مخازن آب، کانال‌ها و تونل‌ها، به بخش کشاورزی نیز مفید است و محافظت از محیط زیست را فراهم می‌کند.

  • مصارف پزشکی و تفریحی

Low Density Polyethylene Applications: Packaging And Consumer Goods

پلی اتیلن سبک به دلیل ایمنی، انعطاف‌پذیری و مقاومت شیمیایی خود که برای ظروف پزشکی و دستکش‌های جراحی ضروری است، در زمینه پزشکی بسیار ارزشمند است. همچنین در محصولات تفریحی مانند توپ‌های شناور، اسباب بازی و لوازم جانبی قایقرانی نیز کاربرد دارد و از ظرافت و دوام آن برای ارائه محصولات ایمن و دوامی برای فعالیت‌های تفریحی بهره می‌برد. علاوه بر این، پلی اتیلن سبک در تولید دستکش‌ها و نشان‌های یکبار مصرف به کار می‌رود که به صنایع مختلف از جمله برخورداری از غذا و مراقبت‌های بهداشتی، و در نتیجه تاکید بر سازگاری و ایمنی آن در بخش‌های مختلف را نشان می‌دهد.

کاربردهای دیگر

  • کیسه‌های پلاستیکی (برای خرید مواد غذایی، زباله و غیره) – یکی از بزرگترین کاربردهای پلی اتیلن سبک است.
  • فیلم‌های پلاستیکی برای بسته‌بندی و محافظت
  • ظروف، بطری‌ها، لوله‌ها برای محصولات مختلف
  • قطعات برای اجزای کامپیوتر و تجهیزات الکتریکی
  • سرسره زمین بازی و وسایل خانه
  • سطوح مقاوم در برابر خوردگی و قطعات انعطاف‌پذیر

انعطاف‌پذیری، مقاومت، مقاومت در برابر رطوبت و هزینه پایین پلی اتیلن سبک آن را برای یک طیف گسترده از بسته‌بندی و کاربردهای محصولات ریخته‌گری مناسب می‌کند.

مزایای پلی اتیلن سبک

پلی اتیلن سبک به دلیل انعطاف پذیری و مقاومت قابل توجه خود که آن را برای یک طیف گسترده از کاربردها از کالاهای مصرفی تا استفاده‌های صنعتی، مناسب می‌کند، بسیار ارزشمند است. شفافیت پلی اتیلن سبک یک ویژگی بسیار حیاتی است که اجازه تولید محصولات فیلم شفاف را فراهم می‌کند که در بسته‌بندی مواد غذایی استفاده می‌شوند، جایی که دیدن محتوا ضروری است. به علاوه، قابلیت بازیافت پلی اتیلن سبک جذابیت آن را در بازاری که امروزه به مسائل محیط زیستی توجه زیادی دارد، افزایش می‌دهد. پلی اتیلن سبک بازیافتی در محصولاتی مانند پاکت‌های حمل و نقل، سطل‌های زباله، تیمبر مناظر، و حتی مبلمان استفاده می‌شود، که به اقتصاد دایره‌ای کمک کرده و کاهش زباله را ممکن می‌سازد.

معایب پلی اتیلن سبک

با وجود مزایای فراوان، پلی اتیلن سبک همچنین محدودیت‌هایی دارد. قدرت و سختی کمتر آن نسبت به سایر مواد مانند پلی‌اتیلن سنگین (HDPE) می‌تواند استفاده آن را در استفاده های سازه‌ای محدود کند. علاوه بر این، دمای ذوب پایین پلی اتیلن سبک ممکن است آن را برای محصولاتی که باید در دماهای بالاتر تحمل کنند، مناسب نکند. تأثیر زیست محیطی تولید و دفع پلی اتیلن سبک، به ویژه زمانی که بازیافت نشود، چالش‌هایی را ایجاد می‌کند، همچنین سوختگی زیاد و مقاومت ناکافی در برابر اشعه ماوراءبنفش در برخی از کاربردها مشکلات دیگری است.

جمع بندی

پلی اتیلن سبک دارای ساختار مولکولی با شاخه‌ها با واحدهای مونومری اتیلن است. چگالی شاخه‌های بالا باعث اختلال در بسته‌بندی زنجیره‌ها می‌شود، که منجر به کریستالینیته کم می‌شود. این ساختار منحصربه‌فرد انعطاف‌پذیری، نرمی و مقاومت را به پلی اتیلن سبک انتقال می‌دهد. فرایند پلیمریزاسیون با فشار بالا، ساختار شاخه‌دار را ایجاد می‌کند. ویژگی‌های پلی اتیلن سبک آن را برای بسته‌بندی، فیلم‌ها، ظروف و سایر کاربردهای نیازمند انعطاف پذیری مناسب می‌کند. هزینه پایین و قابلیت فرآوری آسان آن نیز به استفاده گسترده‌اش کمک می‌کند.

سوالات متداول

پلی‌اتیلن با چگالی کم اصولاً در تولید انواع ظروف، بطری‌های پمپ کننده، بطری‌های شستشو، لوله‌ها، و قطعات پلاستیکی برای اجزای کامپیوتر، و همچنین تجهیزات آزمایشگاهی ریخته‌گری می‌شود. کاربرد متداول‌ LDPE در تولید کیسه‌های پلاستیکی است. علاوه بر این، برای ساخت سینی‌ها و ظروف چند منظوره استفاده می‌شود.

پلی اتیلن سبک یک ماده پلاستیک نرم، انعطاف‌پذیر و سبک است که به دلیل انعطاف‌پذیری در دماهای پایین، مقاومت و مقاومت در برابر خوردگی شناخته می‌شود. با این حال، برای کاربردهایی که نیاز به سختی، مقاومت در برابر دمای بالا یا مقاومت ساختاری بالا دارند، مناسب نیست.

هرچند LLDPE انعطاف‌پذیر بوده و مقاومت بالایی در برابر ضربه دارد، اما دارای رنگ شیری طبیعی است و نسبت به LDPE سختی بیشتری در فرآیند تولید دارد. علاوه بر این، ویژگی‌هایی که به لحاظ چسبندگی حرارتی دارد، نسبت به LDPE ضعیف‌تر است.

از نظر عمومی، پلی اتیلن سبک در تماس با پوست انسان، تنفس یا مصرف غیرخطرناک محسوب می‌شود. با این حال، در طول تولید آن ممکن است در معرض مواد شیمیایی خطرناک قرار گیرد که ممکن است فرآیند تولید پلاستیک را آلوده کند.