جدول المحتويات
البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) مقابل البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) مقابل البولي إيثيلين (PE)
البولي إيثيلين منخفض الكثافة، LDPE، هو بوليمر لدن بالحرارة مصنوع من مونومر الإيثيلين. وهو بلاستيك شديد التشعب، مما يمنحه كثافة منخفضة وصلابة وصلابة ودرجة حرارة انصهار أقل. درجة حرارة الانصهار درجة الحرارة.
تم إنتاج LDPE لأول مرة في عام 1933 على يد الدكتور جون سي سوالو وM.W. Perrin من شركة إمبريال للصناعات الكيميائية (ICI) باستخدام عملية عالية الضغط عن طريق البلمرة الجذرية الحرة. يتطلب هذا الإنتاج الحرارة والضغط ويتم إجراؤه في الأوتوكلاف أو المفاعلات الأنبوبية على دفعات كبيرة.
على الرغم من المنافسة من البوليمرات الأكثر حداثة، لا يزال البولي إثيلين منخفض الكثافة من البلاستيك المهم. فهو يُستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك الحاويات البلاستيكية والأنابيب والسلع المنزلية وأغلفة البطاريات وقطع غيار السيارات والمكونات الكهربائية والأفلام والأغلفة والعزل والأجهزة الطبية.
نظرًا لمرونته وانخفاض تبلوره و التبلور مقاوم للرطوبة والتآكل. وهو عبارة عن بوليمر شفاف وعديم الرائحة وقابل لإعادة التدوير بنسبة 100% يستخدم في منتجات مثل بطانات الطعام وصناديق التغليف والأغشية والأغلفة والصواني والحلقات الست لعلب المشروبات والأنابيب والأطراف الصناعية وزجاجات الغسيل وأغطية الثلج وقوالب البثق.
EIGENSCHAFTEN | LDPE | HDPE | POLYETHYLEN |
|---|---|---|---|
| Dichte: | Niedrig (0,910–0,940 g/cm3) | Hoch (0,941–0,965 g/cm3) | 0.915–0.96 g/cm3 |
| Struktur: | Verzweigt | Linear | Verzweigt/Linear/Cross-linked |
| Transparenz: | Transparent | Opaq | Transparent/Opaq |
| Härte: | Niedrig | Hoch | Niedrig bis Hoch (Kommt auf die Polyethylen-Sorte an) |
| Flexibilität: | Hoch | Niedrig | Hoch bis Niedrig (Kommt auf die Polyethylen-Sorte an) |
| Schmelztemperatur: | Niedrig (beginnt bei 105°C zu schmelzen) | Hoch (beginnt bei 125°C zu schmelzen) | Unterschiedlich (Kommt auf die Polyethylen-Sorte an) |
| Anwendungen: | Folien, Verpackungen, Behälter | Rohre, Flaschen, Behälter, Verschlüsse | Verschiedene, je nach Struktur |
تبلور البولي إثيلين منخفض الكثافة LDPE
البولي إثيلين منخفض الكثافة هو بوليمر عالي التفرع منخفض التبلور. ويعطيه تفرعه العالي كثافة منخفضة وكذلك صلابة وصلابة ودرجة حرارة انصهار أقل مقارنةً بالأنواع الأخرى من البولي إيثيلين.
ونظرًا لانخفاض تبلوره، فإن البولي إثيلين منخفض الكثافة هو بوليمر غير متبلور، مما يعني أنه لا يحتوي على بنية بلورية منتظمة. وبدلاً من ذلك، فإنه يتكون من ترتيب غير منتظم لسلاسل البوليمر، مما ينتج عنه بنية غير متبلورة وغير بلورية.
ويمنح هذا التبلور المنخفض البولي إثيلين منخفض التبلور البولي إثيلين منخفض التبلور مرونته وصلابته المميزة، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات مثل الأغشية والتغليف والحاويات. يمكن تحليل تبلور البولي إثيلين منخفض الكثافة باستخدام مسعر المسح الضوئي التفاضلي (DSC) الذي يقيس كمية الحرارة التي تمتصها المادة أو تطلقها أثناء ارتفاع درجة الحرارة المتحكم فيها، مما يسمح بتحديد نقاط الانصهار والتليين وتحليل التحولات الطورية.
نظرًا لأن البولي إثيلين منخفض الكثافة منخفض التبلور، فإنه يذوب في درجات حرارة منخفضة مقارنةً بالبوليمرات عالية التبلور، مما يجعله مناسبًا للقولبة بالحقن وتقنيات المعالجة الأخرى.
درجة انصهار البولي إيثيلين منخفض الكثافة
تقع درجة انصهار البولي إثيلين منخفض الكثافة في نطاق 105 إلى 115 درجة مئوية، مما يجعله يتميز بكثافته المنخفضة ومرونته العالية. يمكن قياس درجة حرارة انصهار البولي إثيلين منخفض الكثافة باستخدام مقياس المسح التفاضلي الحراري (DSC) ، الذي يقيس كمية الحرارة التي تمتصها المادة أو تطلقها أثناء ارتفاع درجة الحرارة المتحكم فيها، مما يسمح بتحديد درجات الانصهار والليونة.
يُعد البولي إثيلين منخفض الكثافة مادة مرنة للغاية ذات خصائص تدفق فريدة من نوعها ومناسبة بشكل خاص لتطبيقات مثل أكياس التسوق والأغشية البلاستيكية الأخرى. ومن الأمثلة البارزة على ذلك إنتاج الأغشية المنكمشة.
وعند إنتاج هذه الأغشية، عادةً ما يتم تسخين البولي إثيلين منخفض الكثافة إلى درجات حرارة قريبة من درجة انصهاره، وغالبًا ما تصل إلى حوالي 110 درجة مئوية. وفي هذه الحالة، تصبح المادة مطاطية وسهلة التشكيل. بمجرد قولبة الفيلم حسب الرغبة، يتم تبريده بسرعة لتثبيت هيكله.
إذا تم تعريض غشاء البولي إثيلين منخفض الكثافة LDPE لمصدر حراري، مثل المسدس الحراري، فإنه يبدأ في الانكماش عند درجات حرارة تتراوح بين 90 درجة مئوية و110 درجة مئوية تقريبًا. تخلق عملية الانكماش هذه غلافًا محكمًا وواقيًا للبضائع.
الثبات الحراري للبولي إثيلين منخفض الكثافة LDPE
البولي إيثيلين منخفض الكثافة مستقر حرارياً في نطاق درجات الحرارة من -50 إلى 85 درجة مئوية، في غياب الأكسجين حتى درجة حرارة 290 درجة مئوية. وعند درجة الحرارة هذه يبدأ في التحلل. وهناك يبدأ في التحلل ويشكل منتجات بلاستيكية حرارية ذات وزن جزيئي أقل.
وفوق درجة حرارة أعلى من 350 درجة مئوية، يتكوّن المزيد من النواتج الغازية التي تحتوي بشكل أساسي على البيوتين، بدلًا من الإيثيلين. يكون LDPE أقل استقرارًا في وجود الأكسجين. يمكن اختبار الثبات الحراري للبولي إثيلين المنخفض الكثافة باستخدام جهاز STA L82 أو رقاقة رقاقة DSC الذي يمكنه تحليل الخواص الحرارية للمواد، بما في ذلك سلوك التحلل.
يسمح الثبات الحراري للبولي إثيلين المنخفض الكثافة (LDPE) باستخدامه في التطبيقات اليومية، على سبيل المثال في إنتاج الأغشية اللاصقة لحفظ الطعام، حيث يمكنها تحمل مجموعة كبيرة من درجات الحرارة دون أن تتحلل. تحمي الأغشية اللاصقة من البولي إثيلين المنخفض الكثافة الطعام بفعالية من الهواء والرطوبة وتطيل فترة صلاحيته.
ونظرًا للخصائص الحرارية للبولي إثيلين منخفض الكثافة، يمكن استخدام هذه الطبقة بأمان في الميكروويف دون أن تذوب أو تتحلل طالما أنها لا تتعرض لدرجات حرارة شديدة. كما أنها تلتصق بسهولة بنفسها وبالمواد الأخرى وتشكل حاجزًا فعالاً ضد التأثيرات الخارجية وتحافظ على نكهة الطعام.
درجة حرارة التحول الزجاجي للبولي إيثيلين منخفض الكثافة
تبلغ درجة حرارة التحول الزجاجي (Tg) ل LDPE حوالي -100 درجة مئوية. وتحت درجة الحرارة هذه، يكون البولي إثيلين منخفض الكثافة في حالة صلابة وتصلب.
وفوق درجة حرارة التحول الزجاجي، يصبح البولي إثيلين منخفض الكثافة (LDPE ) لينًا ومطاطيًا. وتُعد درجة حرارة الانتقال الزجاجي معلمة مهمة تؤثر على الخواص الميكانيكية وقابلية معالجة البولي إثيلين منخفض الكثافة.
يمكن قياس Tg باستخدام طرق مختلفة، بما في ذلك التحليل الميكانيكي الحراري (TMA) ومسعر المسح التفاضلي (DSC).
مع DIL L75 أو TMA لقياس الخواص الميكانيكية، مثل قوة المادة وقابليتها للتشكيل. يُعد Tg معلمة مهمة تحدد إمكانية معالجة البولي إثيلين منخفض الكثافة وإمكانيات تطبيقه.
أنواع مختلفة من البولي إثيلين المنخفض الكثافة
ينتج عن الأنواع المختلفة من البولي إثيلين منخفض الكثافة، والتي تختلف بسبب الاختلافات في الوزن الجزيئي والتفرعات، منتجات ذات خواص فيزيائية ومجالات استخدام مختلفة.
فيما يلي بعض الأمثلة المحددة لمنتجات البولي إثيلين منخفض الكثافة وشرح لخصائصها الخاصة:
أكياس التسوق:
- تنتشر أكياس التسوق المصنوعة من البولي إثيلين منخفض الكثافة في كل مكان في محلات السوبر ماركت والمتاجر. فهي توفر مزيجًا جيدًا من القوة والمرونة، مما يسمح لها بحمل مجموعة متنوعة من الأغراض بأمان. وتتيح مرونتها، نظرًا لانخفاض كثافة
البولي إثيلين منخفض الكثافة ودرجة حرارة التحول الزجاجي للبوليإثيلين منخفض الكثافة، إمكانية طيها وتخزينها بسهولة. كما أنها مقاومة للتمزق بشكل عام، ويرجع ذلك إلى قوة شد البولي إثيلين منخفض الكثافة المستخدم.
الألعاب
- تُصنع العديد من ألعاب الأطفال، خاصةً تلك التي تتطلب قدرًا معينًا من المرونة، مثل ألعاب الاستحمام أو الكرات، من البولي إثيلين منخفض الكثافة. تضمن المقاومة الكيميائية للبولي
إثيلين منخفض الكثافة عدم تلف هذه الألعاب بسهولة عند ملامستها للماء أو اللعاب. كما أنها تستفيد أيضًا من ليونة ومرونة البولي إثيلين منخفض الكثافة مما يقلل من خطر الإصابة.
أغلفة الكابلات:
- غالبًا ما يُستخدم البولي إثيلين منخفض الكثافة في عزل الكابلات الكهربائية، ويرجع ذلك أساسًا إلى خصائص العزل الكهربائي. ويحمي غلاف البولي إثيلين منخفض الكثافة الموصلات الداخلية من التلف المادي ويمنع حدوث ماس كهربائي. ونظرًا لأن البولي إثيلين المنخفض الكثافة مرن أيضًا، يمكن ثني الكابلات وتركيبها بسهولة دون أن تتمزق المادة أو تتشوه.
طلاءات البولي إثيلين المنخفض الكثافة:
- تُستخدم لعلب الحليب الورقية المغلفة وأكواب المشروبات الساخنة والباردة.
زجاجات LDPE:
- تستخدم لبعض زجاجات الضغط (العسل والخردل) وحاويات الطعام وأغطية الحاويات.
