مواد استفاده شده در نایلون

تاریخچه تولید پلی اتیلن (مواد اولیه استفاده شده در نایلون)

 

پلی اتیلن اولین بار توسط یک شیمیدان آلمانی به نام هانس فون پخمان مورد سنتز قرار گرفت.البته او به دنبال دیازومتان بود که که به صورت اتفاقی پلی اتیلن را سنتز کرد.پس از بررسی بیشتر ماده ی واکسی شکل بدست امده ،هانس و همکارانش متوجه شدند که این ماده شامل زنجیره های بلند ch2 میباشد و آن را پلی متیلن نامگذاری کردند.

در سال 1935 شیمیدان دیگری بنام میکائیل پرین موفق شد این آزمایشات اتفاقات قبلی را به صورت قابل تکرار بازسازی نمود.او موفق شد با فشار بالای اتمسفر پلی اتیلن را سنتز کرده دو در نهایت در سال 1939 موفق به تولید (LDPE) پلی اتیلن سبک گردید.اما به دلیل خواص مطلوب پلی اتیلن در برابر امواج رادیویی با فرکانس بالا این اختراع در طول جنگ جهانی دوم به صورت یک امر محرمانه باقی ماند و برای عایق بندی کابل ها و رادارهای  UHFوSHF مورد استفاده قرار گرفت.

در طول جنگ جهانی دوم شرکتهای  ICIوDupont در آمریکا تحقیقات بیشتری بر روی پلی لتیلن انجام دادند که در نهایت در سال 1944 تولید انبوه این ماده به عنوان مواد مصرفی در نایلون تحت لیسانس  ICIآغاز گردید.

تحول تاریخی در تولید انبوه پلی اتیلن زمانی صورت پذیرفت که با استفاده از کاتالیست ها دما وفشار کمتری برای تولید عملیات پلیمریزاسیون نیاز بود.

اولین کاتالیزور مورد استفاده توی اکسید کروم بود که در سال 1951 توسط رابرت بانکس و پاول هوگان از کمپانی پتروشیمی فیلیپس بکار گرفته شد.

سپس در سال 1953 کارل زیگلر آلمانی یک سیستم کاتالیست جدیدی را ابداع نمود و با استفاده از کامپاند هالید تیتانیوم و ارگارنوآلومینیوم توانست شرایط تولید و دما و فشار را بهبود ببخشد هرچند کاتالیست فیلیپس ارزان تر و برای کارکرد ساده تر بود.

در اواخر دهه 1950 میلادی برای اولین بار HDPE(پلی اتیلن با دانسیته بالا) با هردو کاتالیست بالا تولید گردید.

در دهه ی 1970 کاتالیست و روشهای زیگلر بهبود بخشیده شد و برای اولین بار کاتالیست های پایه ی متالوسن تولید گردیدند و ثابت گردید که عملکرد بسیار بهتری برای کوپلیمریزه کردن اتیلن با سایر اولیفین ها داشته و به تدریج پایه و اساس تولید انبوه مواد اولیه پلی اتیلن در جهت تولید نایلون گردید.

البته بعدها در سال 2005 پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار سنگین UHMWPE)) تولید گردید که جایگزین آرامیدها گردیده و دارای خواص مکانیکی بسیار بالا بود .

 

خواص پلی اتیلن

خواص پی اتیلن به بخش های مختلفی نظیر مکانیکی،شیمیایی،الکتریکی،نوری و بصری و حرارتی تقسیم میگردد:

 

خواص مکانیکی:

پلی اتیلن دارای استحکام کم(سختی و سفتی) است اما خواص عایقی بسیار خوب و ضربه پذیری بالایی دارد و در عین حال دارای اصطکاک پایین میباشد .ضمنا مقاومت بالایی در برابر سایش دارد و زمانی که لمس میشود حالت واکسی دارد.

 

خواص حرارتی:

محدوده استفاده و کاربری پلی اتیلن ها تا دمای 80 درجه سانتی گراد میباشد زیرا در دمای بالاتر شروع به نرم شدن میکند.البته برای گریدهای مختلف پلی اتیلن با دانسیته متوسط و بالا محدوده ذوب بین 120 تا 180 درجه میباشد..

این در حالیست که دمای ذوب پلی اتیلن سبک بین 105 تا 115 درجه میباشد.در واقع انواع مختلف پلی اتیلن دارای دمای نرم شوندگی و ذوب متفاوت است.

 

خواص شیمیایی:

پلی اتیلن شامل هیدروکربن های غیرقطبی اشباع شده میباشد.بنابراین رفتار شیمیایی آن مشابه پارافین است .

زنجیره ی درشت مولکول به تنهایی دارای پیوند کووالانسی نمیباشد.

پلی اتیلن ها به عنوان مواد ائلیه جهت تولید نایلون دارای ساختار تقریبا کریستالی میباشند و نیز دارای ساختار مولکولی قرینه هستند و هرچه مقدار بلور در آنها بیشتر شود،خواص مکانیکی و شیمیایی پایدارتر میشود.

بیشتر پلی اتیلن ها با دانسیته های سبک و متوسط و سنگین دارای مقاومت شیمیایی بالا میباشند.

این مواد تحت تاثیر اسیدها و بازها قرار نمیگیرند.

 

پلی اتیلن ها (به جز آنهایی که کراسلینک هستند) قابلیت حل شدن در زایلن و تولوئن در دمای بالا را دارند همچنین در حلال های کلریزه نظیر تری کلرواتان یا تری کلروبنزن نیز حل میشوند.

 

پلی اتیلن تقریبا هیچ جذب رطوبتی ندارد و در مقابل گازهای طبی و رطوبت و بخارآب نفوذپذیری کمتری نسبت به سایر پلاستیکها دارد اما در مقابل اکسیژن و دی اکسید کربن و عطرها به آسانی نفوذپذیری دارد.

پلی اتیلن به عنوان پیش ماده برای تولید نایلون در مجاورت نور افتاب شکننده میگردد و معمولا از کربن سیاه بعنوان یووی استبلایزر در ان استفاده میشود.

 

پلی اتیلن کاربردی در تولید نایلون به آرامی سوخته و دارای شعله ی آبی رنگ است و بوی پارافین میدهد همانند شعله ی شمع.

ماده به سوختن ادامه میدهد م محل شعله تغییر می نماید و در نهایت به صورت قطره می چکد.

پلی اتیلن بدون جرقه (تریتمنت) قابلیت چاپ و لمینت را ندارد.

 

خواص الکتریکی:

پلی اتیلن عایق الکتریکی خوبی است هرچند به راحتی دارای بار الکتریکی میگردد و به منظور جلوگیری از باردار شدن آن بایستی از افزودنی هایی نظیر رافیت،کربن بلاک،آنتی استاتیک و … استفاده کرد.

خواص بصری:

بسته به شرایط گرمایی و ضخامت فیلم نایلونی، پلی اتیلن میتواند به صورت شفاف یا مات و یا شیری رنگ باشد.بنابراین پلی اتیلن سبک دارای بیشترین شفافیت،سبک خطی دارای کمترین و پلی اتیلن سنگین دارای حداقل شفافیت است.

اگر اندازه ی کریستالها بزگتر از طول موج قابل بینایی باشد، شفافیت به تاثیر از ان کاهش میابد.