پکس، ماده اولیه لوله های 5 لایه در آرم پایپ

پلی اتیلن چیست؟

پلی اتیلن (PE) رایج ترین پلاستیکی است که امروزه در ۷۰ درصد بازار جهانی کالاهای پلاستیکی استفاده می شود. پلی اتیلن به طور تصادفی در طی بررسی دیازومتان توسط هانس فون پچمن(Hans von Pechmann) در سال ۱۸۹۸ به دست آمد. واقعیت جالب دیگر در مورد تهیه پلی اتیلن این است که اولین پروتکل پلی اتیلن تهیه شده به صورت صنعتی دوباره یک کشف تصادفی است زمانی که سال ۱۹۳۳ اریک فاوست و رجینالد گیبسون فشار بسیار بالایی را به مخلوط  اتیلن و بنزآلدئید برای تشکیل XLPE وارد میکنند. با این حال، تا سال ۱۹۳۵، تولید صنعتی PE به دلیل تکرارپذیری آن واکنش تصادفی موفقیت آمیز نبود. از طریق موفقیت مایکل پرین در سال ۱۹۳۵ در سنتز پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)، تولید صنعتی در سال ۱۹۳۹ آغاز شد.

انواع پلی اتیلن

امروزه طیف گسترده ای از رزین های پلی اتیلن موجود است، از جمله LDPE، پلی اتیلن خطی با چگالی کم (LLDPE)، پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE)، پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا (UHMWPE) که محبوب ترین آنها هستند. مولکول های اتیلن ممکن است به طور منظم اضافه شوند یا نشوند، اما افزودن نامنظم مولکول های اتیلن منجر به تشکیل شاخه های کوتاهی از مولکول های اتیلن از زنجیره اصلی پلی اتیلن می شود. این انشعابات  PE از زنجیره پلیمری اصلی منجر به این طبقه بندی های فوق می شود.

LDPE یک ساختار مولکولی کمتر فشرده با انشعاب بیش از حد و چگالی کمتر در محدوده بین ۰.۹۱ و   میباشد ،  LLDPE با تعداد قابل توجهی از شاخه ها با محدوده چگالی بین ۰.۹۱ و  می باشد ،MDPE با انشعاب  متوسط با محدوده چگالی  است و HDPE دارای حداقل انشعاب با محدوده چگالی بین است و UHMWPE دارای زنجیره های بسیار طولانی با وزن مولکولی ده هزار تا بیست و پنج هزار واحد مونومر در هر مولکول با چگالی     می باشد. اگرچه انواع پلی‌اتیلن دارای مقاومت ضربه‌ای بالا، عایق الکتریکی خوب و مقاومت شیمیایی هستند اما پایداری حرارتی پایین، کاربرد تجاری آن را به حدی محدود می‌کند.

روش های تقویت خواص پلی اتیلن

روش اساسی برای تقویت خواص مکانیکی، شیمیایی و حرارتی از طریق اتصال عرضی زنجیره های پلی اتیلن است و ارتباط پلیمرها از طریق پیوندهای شیمیایی درون یا بین مولکولی به عنوان “شبکه ای شدن” نامیده می شود که اغلب غیرقابل برگشت است. اتصالات عرضی بین زنجیره های پلی اتیلن ساختاری با یک شبکه سه بعدی به نام پلی اتیلن شبکه ای شده (XLPE یا PEX) را تشکیل می دهند (شکل ۱).

شکل۱. نمایشی از PE و XLPE ، A ساختار مولکولی ،B ساختار مولکولی سه بعدی ، C نمایش شماتیک PE ، D ساختار مولکولی و E ساختار مولکولی سه بعدی و F نمایش شماتیک XLPE

در مارس ۱۹۶۳، آل گیلبرت و فرانک پرکوپیو از آزمایشگاه تحقیقاتی GE واقع در نیسکایونا، نیویورک، اتصالات عرضی را در زنجیره های پلی اتیلن معرفی کردند.

آن لحظه شروع دوران نقطه عطف  مارکت پلاستیک  ها بود و از آن زمان XLPE به دلیل خواص پیشرفته آن در مقایسه با سایر پلاستیک ها، سهم اصلی بازار پلاستیک مهندسی را در اختیار گرفت. اتصال عرضی توسط هر دو فرآیند فیزیکی و شیمیایی ایجاد می شود، هر عامل شبکه ای کننده مورد استفاده در این روش‌ها، اتم‌های کربن زنجیره‌های مختلف پلی‌اتیلن را به هم متصل می‌کند و بخش‌های خطی ویسکوز را با یک شبکه سه‌بعدی به ژل نامحلول تبدیل می‌کند.