البولي ايثيلين عالي الكثافة
البولي إيثيلين عالي الكثافة ( HDPE ) أو البولي إيثيلين عالي الكثافة ( PEHD ) هو بوليمر ترموبلاستيكي يتم إنتاجه من مونومر الإيثيلين . يُطلق عليه أحيانًا "ألكاثين" أو " بولي إيثيلين " عند استخدامه في أنابيب البولي إيثيلين عالي الكثافة . [1] مع نسبة عالية من القوة إلى الكثافة، يُستخدم البولي إيثيلين عالي الكثافة في إنتاج الزجاجات البلاستيكية والأنابيب المقاومة للتآكل والأغشية الأرضية والأخشاب البلاستيكية . يتم إعادة تدوير البولي إيثيلين عالي الكثافة بشكل شائع، وله الرقم "2" كرمز تعريف للراتنج الخاص به .
في عام 2008، وصل حجم سوق البولي إيثيلين عالي الكثافة العالمي إلى أكثر من 30 مليون طن. [2]
ملكيات
| كثافة | 961 كجم/م 3 |
|---|---|
| نقطة الانصهار | 131.8 درجة مئوية (269.24 درجة فهرنهايت) |
| درجة حرارة التبلور | 121.9 درجة مئوية (251.42 درجة فهرنهايت) |
| الحرارة الكامنة للانصهار | 188.6 كيلوجول/كجم. |
| الموصلية الحرارية | 0.54 واط/م.°م عند درجة مئوية. |
| السعة الحرارية النوعية | 1331 إلى 2400 جول/كجم-كلفن |
| الحرارة النوعية (الصلبة) | 2.9 كيلوجول/كجم. درجة مئوية. |
| التبلور | 61% |
يُعرف البولي إيثيلين عالي الكثافة بنسبة قوته إلى كثافته العالية. [4] تتراوح كثافة البولي إيثيلين عالي الكثافة من 930 إلى 970 كجم / م 3. [5] على الرغم من أن كثافة البولي إيثيلين عالي الكثافة أعلى قليلاً من كثافة البولي إيثيلين منخفض الكثافة ، إلا أن البولي إيثيلين عالي الكثافة لديه القليل من التفرع ، مما يمنحه قوى بين الجزيئات وقوة شد أقوى (38 ميجا باسكال مقابل 21 ميجا باسكال) من البولي إيثيلين منخفض الكثافة. [6] يتجاوز الفرق في القوة الفرق في الكثافة، مما يمنح البولي إيثيلين عالي الكثافة قوة نوعية أعلى . [7] كما أنه أكثر صلابة وأكثر تعتيمًا ويمكنه تحمل درجات حرارة أعلى إلى حد ما (120 درجة مئوية / 248 درجة فهرنهايت لفترات قصيرة). لا يمكن للبولي إيثيلين عالي الكثافة، على عكس البولي بروبيلين ، أن يتحمل ظروف التعقيم المطلوبة عادةً . يتم ضمان عدم التفرع من خلال الاختيار المناسب للمحفز (على سبيل المثال، محفزات زيجلر-ناتا ) وظروف التفاعل .
تتميز مادة البولي إيثيلين عالية الكثافة بمقاومتها للعديد من المذيبات المختلفة ، كما أنها صعبة اللصق بشكل استثنائي؛ وعادة ما يتم تصنيع المفاصل عن طريق اللحام.
يمكن أن تختلف الخصائص الفيزيائية لـ HDPE اعتمادًا على عملية التشكيل المستخدمة لتصنيع عينة معينة؛ وإلى حد ما، فإن العامل الحاسم هو طرق الاختبار القياسية الدولية المستخدمة لتحديد هذه الخصائص لعملية معينة. على سبيل المثال، في التشكيل الدوراني، لتحديد مقاومة العينة للتشقق بسبب الإجهاد البيئي، يتم استخدام اختبار الحمل الثابت المشقوق (NCTL). [8]
بسبب هذه الخصائص المرغوبة، فإن الأنابيب المصنوعة من مادة البولي إيثيلين عالي الكثافة مناسبة بشكل مثالي لمياه الشرب [9] ومياه الصرف الصحي (مياه العواصف والصرف الصحي). [10]
التطبيقات
-
يمكن غزل ألياف البولي إيثيلين عالي الكثافة إلى حبال -
بدلات يمكن التخلص منها؛ قماش HDPE غير منسوج -
-
مظاريف بريدية بلاستيكية -
أنابيب البولي إيثيلين عالية الكثافة المرنة -
تركيب أنابيب البولي إيثيلين المموجة في مشروع صرف مياه الأمطار في المكسيك -
الكرسي الأحادي -
صناديق الزجاجات -
الألعاب ومعدات الملاعب -
الأكياس البلاستيكية الشفافة (الموضحة) مصنوعة من مادة البولي إيثيلين منخفض الكثافة؛ أما أكياس التسوق المنفوخة ذات المقابض فهي الآن مصنوعة من مادة البولي إيثيلين عالي الكثافة -
يستخدم البولي إيثيلين عالي الكثافة في صناعة الزجاجات القوية المقاومة للزيوت. الزجاجات الشفافة عادة ما تكون مصنوعة من مواد بلاستيكية أخرى، مثل البولي إيثيلين تيرفثالات -
إبريق الحليب -
تقاوم عبوات البولي إيثيلين عالية الكثافة التليين والتورم الناتج عن المكونات العطرية للوقود -
أسطوانة على سجادة المدخل المصنوعة من مادة البولي إيثيلين عالي الكثافة
.jpg/1280px-Pulling_on_the_hood_of_the_Tyveck_suit_(5429334133).jpg)
تتمتع مادة البولي إيثيلين عالية الكثافة بمجموعة واسعة من التطبيقات؛ بالنسبة للتطبيقات التي تندرج ضمن خصائص البوليمرات الأخرى، فإن اختيار استخدام مادة البولي إيثيلين عالية الكثافة يكون اقتصاديًا عادةً:
- خيوط الطابعة ثلاثية الأبعاد
- لوحة الساحة (لوحة القرص) [11]
- إطارات الرحلات الخلفية
- لوحات باليستية
- لافتات
- أغطية الزجاجات
- القوارب
- حاويات المواد الكيميائية
- الأنابيب المقاومة للمواد الكيميائية
- عازل داخلي للكابل المحوري
- واقي الأنابيب للكابلات الكهربائية أو كابلات الاتصالات
- حماية الأنابيب الفولاذية من التآكل
- صناديق الكهرباء والسباكة
- عدسات الأشعة تحت الحمراء البعيدة
- ألعاب نارية
- كراسي وطاولات قابلة للطي
- حاويات تخزين الطعام
- خزانات الوقود للمركبات
- غشاء أرضي للتطبيقات الهيدروليكية (مثل القنوات وتعزيزات البنوك)
- أنظمة أنابيب نقل الحرارة الجوفية
- هاون الألعاب النارية المقاوم للحرارة
- لف المنزل ( تايفك )
- المركبة الهوائية : المادة ثقيلة وكثيفة للغاية بالنسبة لمثل هذه المركبة، ولكنها لا تزال تستخدم أحيانًا
- درع الإشعاع المؤين [12] [13]
- أباريق المنظفات الغسيل
- تحولت الأمتعة من المعدن في الهند
- تدوم للأحذية
- نوافذ تلسكوب الميكروويف
- أباريق الحليب
- أنظمة أنابيب توزيع الغاز الطبيعي [14]
- الأنابيب المخصصة للسوائل والطين والغازات
- الأكياس البلاستيكية
- زجاجات بلاستيكية مناسبة لإعادة التدوير أو إعادة الاستخدام
- الجراحة التجميلية (إعادة بناء الهيكل العظمي والوجه) [15]
- شبكات المياه الصالحة للشرب [9]
- حاجز الجذور
- زجاجات الشامبو
- شبكة الصرف الصحي [10]
- قضبان وصناديق التزلج على الجليد
- ورق حجري
- حظائر التخزين
- تركيب حمامات السباحة
- سجادات التحكم في المسار
- قنوات الاتصالات [16]
- أنابيب المياه لإمدادات المياه المنزلية والعمليات الزراعية [9]
- المركبات الخشبية والبلاستيكية (باستخدام البوليمرات المعاد تدويرها )
يستخدم البولي إيثيلين عالي الكثافة أيضًا في بطانات الخلايا في مدافن النفايات الصحية في الولايات المتحدة ، حيث يتم لحام صفائح كبيرة من البولي إيثيلين عالي الكثافة إما بالبثق أو اللحام الإسفيني لتشكيل حاجز متجانس مقاوم للمواد الكيميائية، بهدف منع تلوث التربة والمياه الجوفية بالمكونات السائلة للنفايات الصلبة .
يفضل تجار الألعاب النارية استخدام مادة البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) لقذائف الهاون على الأنابيب الفولاذية أو البلاستيكية ، لأنها أكثر متانة وأمانًا: تميل مادة البولي إيثيلين عالي الكثافة إلى التمزق أو الانكسار في حالة حدوث عطل بدلاً من التحطم والتحول إلى شظايا مثل المواد الأخرى.
تشكل زجاجات الحليب والأباريق والسلع المجوفة الأخرى المصنعة عن طريق النفخ أهم مجالات التطبيق للبولي إيثيلين عالي الكثافة، حيث تمثل ثلث الإنتاج العالمي، أو أكثر من 8 ملايين طن.
فوق كل شيء، تعد الصين، حيث تم استيراد زجاجات المشروبات المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة لأول مرة في عام 2005، سوقًا متنامية للتغليف الصلب المصنوع من البولي إيثيلين عالي الكثافة، نتيجة لتحسن مستوى المعيشة فيها. في الهند وغيرها من الدول الناشئة ذات الكثافة السكانية العالية، يشمل توسيع البنية التحتية نشر الأنابيب وعزل الكابلات المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة. [2] استفادت المادة من المناقشات حول المشاكل الصحية والبيئية المحتملة الناجمة عن البولي فينيل كلوريد والبيسفينول أ (BPA) المرتبط بالبولي كربونات ، بالإضافة إلى مزاياها على الزجاج والمعادن والكرتون.
إنتاج
تتم عملية الإنتاج الصناعي للبولي إيثيلين عالي الكثافة من الإيثيلين إما من خلال بلمرة زيجلر-ناتا أو عملية الملاط فيليبس. تستخدم طريقة زيجلر-ناتا مزيجًا من المحفزات، بما في ذلك رباعي كلوريد التيتانيوم، على اتصال بالإيثيلين الغازي لترسيب البولي إيثيلين عالي الكثافة. [17] وعلى نحو مماثل، تستخدم عملية الملاط فيليبس محفزات تعتمد على السيليكا على اتصال بملاط هيدروكربوني سريع الحركة والبولي إيثيلين لترسيب البولي إيثيلين عالي الكثافة. [18]
ستحدد عملية المعالجة خصائص البولي إيثيلين عالي الكثافة. تعد الطريقة المستخدمة في تصنيع البولي إيثيلين عالي الكثافة أمرًا بالغ الأهمية لأن البنية الدقيقة للبولي إيثيلين عالي الكثافة ستختلف. تؤدي عملية Phillips Slurry إلى إنتاج البولي إيثيلين عالي الكثافة بتفرعات أقل وأوزان جزيئية أكثر دقة من عملية Ziegler، لكن عملية Ziegler توفر مرونة أكبر في نوع البولي إيثيلين المنتج. [18]
يشير الوزن الجزيئي لـ HDPE إلى طول سلاسل البولي إيثيلين، ويساعد في تحديد خصائص مثل المرونة وقوة الخضوع ودرجة حرارة الانصهار. بعد تكوين الرواسب، ستحدد درجة الحرارة والضغط ووقت التبريد أثناء المعالجة درجة التبلور، مع زيادة درجة التبلور مما يؤدي إلى صلابة أكبر ومقاومة كيميائية. [19] اعتمادًا على التطبيق، يمكن تعديل الطريقة وخطوات المعالجة للحصول على نتيجة مثالية.
بمجرد تصنيع البولي إيثيلين عالي الكثافة، يصبح جاهزًا للاستخدام في المنتجات التجارية. تشمل طرق الإنتاج الصناعي لمنتجات البولي إيثيلين عالي الكثافة القولبة بالحقن للأشكال المعقدة مثل الألعاب. تُستخدم القولبة بالبثق للمنتجات ذات الشكل الثابت مثل الأنابيب والأفلام. يُقصد بالقولبة بالنفخ المنتجات المجوفة، وخاصة الزجاجات والأكياس البلاستيكية. تُستخدم القولبة الدورانية للأجزاء الكبيرة غير الملحومة مثل البراميل الكيميائية والزوارق. [19] تعتمد الطريقة المستخدمة أثناء المعالجة على متطلبات المنتج، حيث تتمتع كل منها بفوائد لتطبيق معين.
انظر أيضا
- البولي إيثيلين المترابط (PEX)
- أنابيب البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)
- البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)
- البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE)
- البولي إيثيلين متوسط الكثافة (MDPE)
- كارثة فيليبس
- إعادة تدوير البلاستيك
- البولي ايثيلين (PE)
- رمز تعريف الراتينج
- لفافة مطاطية
- البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي (UHMWPE)
مراجع
- ^ مواد الأنابيب. level.org.nz
- ^ "دراسة السوق: البولي إيثيلين عالي الكثافة". Ceresana Research.
- ^ Araújo, JR; Waldman, WR; De Paoli, MA (2008-10-01). "الخصائص الحرارية للمركبات البولي إيثيلينية عالية الكثافة مع الألياف الطبيعية: تأثير عامل الاقتران". تدهور البوليمر واستقراره . 93 (10): 1770–1775. doi :10.1016/j.polymdegradstab.2008.07.021. ISSN 0141-3910.
- ^ التشكيل الحراري للبولي إيثيلين عالي الكثافة محفوظ في 2012-02-05 على موقع Wayback Machine . Dermnet.org.nz
- ^ الخصائص النموذجية للبولي إيثيلين (PE). Ides.com. تم الاسترجاع في 2011-12-30.
- ^ Askeland, Donald R. (2016). The science and engineering of materials. Wendelin J. Wright (7 ed.). Boston, MA. p. 594. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC 903959750.
{{cite book}}:CS1 maint: موقع الناشر المفقود ( الرابط ) - ^ قارن بين المواد: HDPE وLDPE. Makeitfrom.com. تم الاسترجاع في 2011-12-30.
- ^ www.rotomolding.org. تم الاسترجاع في 2016-4-20.
- ^ abc "Acu-Water | HDPE Blueline Water Pipe". أنظمة الأنابيب Acu-Tech .
- ^ "أنابيب الضغط Acu-Sewer لخطوط الصرف الصحي الرئيسية". أنظمة الأنابيب Acu-Tech .
- ^ "لوح Puck (ألواح HDPE)". Professional Plastics . تم الاسترجاع في 24 ديسمبر 2018 .
- ^ AstroRad. وكالة الفضاء الأوروبية . 25 يناير 2019.
- ^ غزة، رازفان (14 يوليو 2018). "العلم الدولي على متن أوريون إي إم-1: حمولة تجربة الإشعاع ماتروشكا أستروراد (MARE)" (PDF) . nasa.gov . تم الاسترجاع في 27 أغسطس 2019 .
- ^ "أنابيب البولي إيثيلين عالية الضغط الصفراء من Acu-Gas". أنظمة الأنابيب من Acu-Tech .
- ^ Dermnet.org.nz مؤرشف من الأصل في 12 أبريل 2013 على موقع Wayback Machine . Dermnet.org.nz (2011-07-01). تم استرجاعه في 30 ديسمبر 2011.
- ^ "أنابيب الاتصالات البيضاء من Acu-Comms". أنظمة الأنابيب من Acu-Tech .
- ^ "محفز زيجلر-ناتا | البلمرة، الأوليفينات، الألكيلات الألومنيوم | الموسوعة البريطانية". www.britannica.com . تم الاسترجاع في 2023-11-16 .
- ^ ab Dunn, AS (1990). "Principles of polymer systems, 3rd edn ferdinand rodriguez, taylor & francis, new york, 1989. pp. xiv + 640, £35.00. ISBN 0-89116-176-7". British Polymer Journal . 23 (4): 361. doi :10.1002/pi.1990.4980230411. ISSN 0007-1641.
- ^ ab Gasson, Peter C. (June 2011). "Materials Sciences and Engineering – Eighth edition. WD Callister and DG Rethwisch John Wiley and Sons, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex, PO19 8SQ, UK. 2010. 968pp. Illustrated. £47.99. ISBN 978-0-470-50586-1". The Aeronautical Journal . 115 (1168): 388–389. doi :10.1017/s0001924000005947. ISSN 0001-9240.
