پلی اتیلن ترفتلات یکی از انواع پلیمر است که برای مواردی مانند تولید الیاف پلی استر، رزین بطری و پلی استر های مهندسی استفاده می شوند. درصد استفاده از این ماده با توجه به کارکرد محصول مورد نظر متفاوت است. به طور مثال در تولید الیاف پلی استر 70 درصد، رزین بطری 22 درصد، رزین های پلی استر مهندسی 2 درصد و فیلم 6 درصد از این ماده به کار گرفته می شود. این پلی اتیلن به دلیل مقاومت در برابر شکستگی و نفوذ حرارت و گاز، قیمت مناسب و سبک بودن بسیار قابل توجه قرار گرفت و به سرعت بطری های شیشه ای جای خود را به این نوع جدید دادند.
با این حال با گذشت زمان و ثابت شدن تاثیر بسیار مخرب این ماده در ساخت بطری به دلیل بازیافت نشدن مواد این چنینی، نگاه بسیاری به آن در صنعت بطری عوض شد. برای بازیافت این محصولات گاه آن ها را در زیر زمین دفن می کنند و 300 سال زمان می برد تا بازیافت شوند و این مدت زیادی برای یک ماده ی دور ریخته شده است. شرکت دانش بنیاد برزین صنعت در زمینه تولید دستگاه بادکن پت فعالیت دارد.
پلی اتیلن چیست؟
اگر بخواهیم یک تعریف دقیق، کوتاه و علمی از این ماده داشته باشیم باید بگوییم پلی‌اتن‌ها یا پلی‌اتیلن‌ها گروهی از ماده هستند که از پلیمریزاسیون گاز اتیلن به دست می آیند. در واقع پلی اتیلن یکی از ماده های گرمانرم است وقتی به نقطه ذوب برسد به شکل مایع در می آید و زمانی که به نقطه ی انجماد نزدیک شود جامد خواهد شد. پلی اتیلن از ترکیب نفت خام و گاز های طبیعی ساخته می شود. پلی اتیلن ساختار بسیار ساده ای دارد و راحت تر از تمام پلیمر های تجاری است و می توان بدون مشکل زیادی از آن در صنعت های مختلف استفاده کرد معمولا از آن ها در ساخت ترکیب های پلاستیک استفاده می شود و کمتر پیش می آید که بصورت خالص کاربردی داشته باشند.
پلیمرهایی که وزن مولکولی شان متوسط است قابل تلفیق با پارافین هستند و پلیمر هایی با وزن مولکول بالا مثلا بالاتر از 6000 بیشترین توجه را در صنعت به خود جلب می نمایند. در واقع پلی اتیلن این خاصیت را دارد و یک مولکول آن زنجیر طویلی از چندین اتم کربن را شامل می شود که به هر یک از این اتم ها دو اکسیژن وصل شده است.
پلی اتیلن ترفتلات چگونه تولید می شود؟
برای تولید اتیلن از چها روش عمده استفاده می شود که هریک از آن ها نتیجه ای خاص خواهد داشت. در این جا به دو روش معمول آن اشاره می کنیم. در برخی فرایند ها مواد در فشار بالا یعنی در دماهای 1000 یا 3000 انجام می شود. یکی از راه ها پلیمریزاسیون است.
پلیمریزاسیون: در این روش برای شروع عملکرد از پراکسید ها، کمی اکسیژن و ترکیب آزو کمک گرفته می شود. این روند بصورت رادیکالی خواهد بود و شرایط را به دقت بررسی می کنند تا نتایج با بار علمی و اطمینان بالا ثبت شوند. بروز هر واکنش فرعی باعث تولید متان، گرافیت و یا هیدروژن می شود و اگر بخواهید پلیمری با جرم مولکولی بالاتر داشته باشید باید تغییراتی در این واکنش ایجاد کنید.
فرآیند زیگلر- ناتا: این روش اولین بار به دست زیگلر ، محقق آلمانی در سال کشف شد و مدت ها بعد در ایتالیا گسترش پیدا کرد. این یک دستاورد بزرگ علمی به شمار می رود که به نام کاشف خود به ثبت رسیده و در تولید اتیلن در صنعت های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.این فرآیند با توجه به واکنش های کوردیناسیون و همچنین به کارگیری کاتالیزورهایی مانند هالیدهای تیتان و ترکیبات آلومینیومی پلی اتیلن تولید می شود.
به طور کلی این ماده در فرآیندی از نتیجه ی حاصل از واکنش شیمیایی اسیدها و الکل ها با ترکیبی از یک کاتالیست فلزی بوجود می آیند. مرحله پلیمریزاسیون این مواد را غلیظ می کند که باعث واکنش مولکول ها و در نتیجه آزاد شدن آب می شود.در مرحله ی بعد پلیمریزاسیون این مواد به حالت جامد در می آیند. در این فرایند از مشتقات نفت خام به عنوان واسطه برای واکنش ها استفاده می کنند. ترفتالیک اسید و اتیلن گلیکول از این مشتقات هستند. پس از تمامی این مراحل و ادغام دوباره ی آن با مواد جدید، ماده ای به نام منومر تولید می شود که وزن مولکولی پایینی دارد. این ماده بیس اتیلن ترنتلات است.
انواع پلی اتیلن
پلی اتیلن ها با توجه به روند ساخت و کارکردی که در صنعت خواهند داشت انواع مختلفی دارند که به سه دسته ی اصلی تقسیم می شوند. درجه بندی این نوع بر اساس دانسیته، تعداد و نوع شاخه های موجود در زنجیر و همچنین اندازه ی زنجیر انجام می شود.
پلی اتیلن سبک
این پلی اتیلن دارای زنجبره ی شاخه دار است که به همین دلیل زنجیر های آن نمی توانند به نحو کامل با یکدیگر متصل شوند. در نتیجه نیروی مولکولی کم و کشش و استحکام بین اجزاء آن کاهش یافته و کشش کمتری خواهد داشت. پلی اتیلن سبک از روش پلیمریزاسیون رادیکالی تولید می شود و انعطاف پذیری خوبی دارد. از این ماده در تولید لوله های پلی اتیلن برای آبیاری و محصولات کوچک تر استفاده می شود. به پلی اتیلن هایی که به جای اتم هیدروژن در مولکول های پلی اتیلن یک زنجیر بلند از اتیلن به اتم های کربن می چسبد، پلی اتیلن شاخه ای گفته می شود. در واقع این نام دیگر پلی اتیلن شاخه ای است.
پلی اتیلن سنگین
این نوع دارای زنجیره ی پلیمری بدون شاخه می باشد. در این حالت نیرو و استحکام بین مولکول ها بالا بوده و از کشش بیشتری برخوردار است. شرایطی که برای تولید آن در نظر گرفته می شود و تمامی کاتالیزور ها در نتیجه ی آن موثر خواهند بود. جهت تولید این پلی اتیلن شیوه ی پلیمریزاسیون با کاتالیزور زیگلر_ناتا مورد توجه قرار می گیرد. این محصول جهت کارکرد های تحت فشار استفاده می شود.
پلی اتیلن خطی
این نوع پلی اتیلن شاخه هایی کوتاه دارد و از واکنش به شیوه ی کوپلیمریزاسیون به همراه آلکن های بلند زنجیر تولید می شود. به این نوع پلی اتیلن دانسیته ی متوسط یا پایین نیز گغته می شود. از این پلی اتیلن در صنعت استفاده های بسیاری مانند تولید لوله های پلاستیکی، اتصالات لوله کشی و گازرسانی بهره وری می شود.
کاربرد پلی اتیلن چیست؟
پلی اتیلن ماده ای بسیار کاربردی در صنعت به شمار می رود و با توجه به نوع محصول می تواند همراه با ترکیباتی بسیار مفید واقع شود. از مهم ترین موارد استفاده ی آن حضور این ماده در تولید لوازم پلاستیکی آشپزخانه و صنعت غذایی است. تمامی ظروف پلاستیکی کم وزن و کیسه های پلاستیکی از پلی اتیلن و مواد دیگر استفاده می شود که معروف به ظروف پت می باشد. همچنین بسته یندی نوشیدنی ها و مواد غذایی که در ظرف های پلاستیکی قرار می گیرند، همه و همه توسط ترکیب پلی اتیلن و مواد دیگر است.
بسیاری از لوله ها که خاصیت کشش و انعطاف پذیری دارند، درصد بالایی از پلی اتیلن هایی با شاخه های کوتاه و زنجیر بلند را در خود جای داده اند. تولید چنین پلی اتیلنی می تواند گامی بزرگ در تولید لوازم جانبی شیزآلات و لوله کشی شمرده شود. زمانی که وزن مولکولی اتیلن ها بین 3 الی 6 میلیون باشد، یعنی وزن مولکولی آن ها بالاست. این ماده از طریق پلیمریزاسیون کاتالیست متالسون صورت می گیرد. در چنین شرایطی با ترکیب مواد خاصی و قالب گیری در شرایطی ویژه این ماده در مقابل گرما، فشار و حرارت مقاوم خواهد بود و خاصیت کشسانی آن چندین برابر بهبود می یابد. در نتیجه از آن برای ساخت فیبر های بسیار قوی استفاده می شود که می توانند در جلیقه های ضد گلوله، زمین های اسکیت یخی و بسیاری از تولیدات دیگر استفاده نمود.
به طور کلی می توان گفت پلی اتیلن ترفتلات از ترکیب گلیکول و اسید ترفنالیک تولید می شود که پلیمر خطی محصول اصلی آن است و خواص فیزیکی و شیمیایی فراوانی دارد. از ویژگی های اصلی و کلی این ماده می توان به شفافیت، سبک بودن، بی خطر بودن، استحکام در برابر دما و گاز ها، استحکام مکانیکی عالی باعث شده است از این صنایع مختلف مانند ساخت فیلم های عکاسی، الیاف، انواع وسایل پلاستیکی و لوازم جانبی لوله کشی استفاده شود.
مزایا و معایب کاربرد پلی اتیلن
همانطور که پیش تر به مزایای این ماده ی پر کاربرد اشاره شد، به دلیل سبک بودن در تولید ظروف پلاستیکی و بسته بندی مواد غذایی و رزین بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. از مزایای آن می توان به قیمت کم، مقاومت بالا و انعطاف پذیری این ماده و همچنین تولید بطری هایی با نام بطری پت اشاره کرد.
معایب آن اما بیشتر در حوزه ی مواد پلاستیکی بویژه بطری های تولید شده مطرح می شود و نه تولیداتی نظیر جلیقه ی ضد گلوله. در واقع جمع شدن زباله های ناشی از این بطری های و تولیدات انبوهشان، سبب جمع شدن مقدار زیادی زباله شده است که به سختی قابل بازیافت می باشد. طی دو سال دفن آن در زیر خاک تنها باعث تجزیه ی 30 درصد آن می شود و برخی از پلاستیک ها تا سیصد سال تجزیه نخواهند شد و این باعث نابودی محیط زیست می شود.
