البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE) يختلف بنيويًا عن البولي إيثيلين منخفض الكثافة العام (LDPE) لعدم احتوائه على تفرعات طويلة في السلسلة. وتعتمد خطية LLDPE على اختلاف عمليات إنتاجه ومعالجته عن LDPE. يُصنع LLDPE عادةً من خلال البلمرة المشتركة للإيثيلين مع الأوليفينات ألفا الأعلى، مثل البيوتين والهكسين والأوكتين، عند درجات حرارة وضغوط منخفضة. يتميز بوليمر LLDPE الناتج عن عملية البلمرة المشتركة بتوزيع أضيق للوزن الجزيئي مقارنةً بـ LDPE العام، وفي الوقت نفسه يتمتع ببنية خطية تُكسبه خصائص انسيابية مختلفة.
خصائص تدفق الذوبان
تُكيَّف خصائص انصهار البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE) مع متطلبات العملية الجديدة، لا سيما عملية بثق الأغشية، التي تُنتج منتجات LLDPE عالية الجودة. يُستخدم LLDPE في جميع أسواق البولي إيثيلين التقليدية. وتجعل خصائصه المُحسَّنة في التمدد والاختراق والصدمات ومقاومة التمزق منه مناسبًا للأغشية. كما أن مقاومته الممتازة لتشقق الإجهاد البيئي، ومقاومته للصدمات في درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومته للتشوه، تجعله جذابًا لبثق الأنابيب والصفائح وجميع تطبيقات التشكيل. أما أحدث استخدامات LLDPE فهو كغطاء للنفايات في مكبات النفايات وبطانات لأحواض النفايات.
الإنتاج والخصائص
يبدأ إنتاج البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE) باستخدام محفزات المعادن الانتقالية، وخاصةً من نوع زيغلر أو فيليبس. وتُعدّ العمليات الجديدة القائمة على محفزات مشتقات المعادن الحلقية الأوليفينية خيارًا آخر لإنتاج LLDPE. يمكن إجراء تفاعل البلمرة في مفاعلات الطور السائل أو الغازي. عادةً، يُبلمر الأوكتين مع الإيثيلين والبيوتين في مفاعل الطور السائل، بينما يُبلمر الهكسين والإيثيلين في مفاعل الطور الغازي. يكون راتنج LLDPE المُنتج في مفاعل الطور الغازي على شكل حبيبات، ويمكن بيعه كمسحوق أو معالجته لاحقًا إلى حبيبات. وقد طوّرت شركتا موبيل ويونيون كاربايد جيلًا جديدًا من LLDPE فائق الجودة قائم على الهكسين والأوكتين، وأطلقت شركات مثل نوفاكور وداو بلاستيكس منتجاتها. تتميز هذه المواد بحدّ صلابة عالٍ، ولها إمكانات جديدة في تطبيقات إزالة الأكياس الآلية. كما ظهر في السنوات الأخيرة راتنج البولي إيثيلين منخفض الكثافة جدًا (كثافة أقل من 0.910 جم/سم³). يتميز VLDPES بالمرونة والنعومة التي لا يُمكن لـ LLDPE تحقيقها. تنعكس خصائص الراتنجات عمومًا في مؤشر الانصهار والكثافة. يعكس مؤشر الانصهار متوسط الوزن الجزيئي للراتنج، ويتأثر بشكل أساسي بدرجة حرارة التفاعل. متوسط الوزن الجزيئي مستقل عن توزيع الوزن الجزيئي. يؤثر اختيار المحفز على توزيع الوزن الجزيئي. تتحدد الكثافة بتركيز المونومر المشترك في سلسلة البولي إيثيلين. يتحكم تركيز المونومر المشترك في عدد التفرعات القصيرة (التي يعتمد طولها على نوع المونومر المشترك)، وبالتالي يتحكم في كثافة الراتنج. كلما زاد تركيز المونومر المشترك، انخفضت كثافة الراتنج. من الناحية التركيبية، يختلف البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE) عن البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) في عدد ونوع التفرعات؛ إذ يحتوي البولي إيثيلين منخفض الكثافة عالي الضغط على تفرعات طويلة، بينما يحتوي البولي إيثيلين منخفض الكثافة الخطي على تفرعات قصيرة فقط.
يعالج
يتمتع كل من البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) والبولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE) بخواص انسيابية ممتازة. يتميز LLDPE بحساسية أقل للقص نظرًا لتوزيعه الضيق للوزن الجزيئي وفروعه القصيرة. أثناء القص (مثل البثق)، يحتفظ LLDPE بلزوجة أعلى، مما يجعله أكثر صعوبة في المعالجة من LDPE ذي نفس مؤشر الانصهار. في عملية البثق، تسمح حساسية LLDPE المنخفضة للقص باسترخاء أسرع للإجهاد في سلاسل جزيئات البوليمر، وبالتالي تقليل حساسية الخواص الفيزيائية للتغيرات في نسبة التمدد. في عملية التمدد بالانصهار، يتغير LLDPE تحت تأثير إجهادات مختلفة. يتميز عمومًا بلزوجة أقل عند السرعات العالية، أي أنه لا يتصلب عند التمدد مثل LDPE. تزداد لزوجة LLDPE مع معدل تشوه البولي إيثيلين. يُظهر LDPE زيادة مفاجئة في اللزوجة، والتي تنتج عن تشابك السلاسل الجزيئية. لا تُلاحظ هذه الظاهرة في LLDPE لأن عدم وجود فروع طويلة في سلاسله يحافظ على البوليمر خاليًا من التشابك. هذه الخاصية بالغة الأهمية لتطبيقات الأغشية الرقيقة. نظرًا لإمكانية تصنيع أغشية البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE) بسماكات أقل مع الحفاظ على قوة ومتانة عاليتين، يمكن تلخيص خصائصها الريولوجية بأنها "صلبة عند القص" و"مرنة عند التمدد".
تاريخ النشر: ٢١ أكتوبر ٢٠٢٢