تم تصنيع البولي إيثيلين (PE) لأول مرة بالصدفة بواسطة الكيميائي الألماني هانز فون بيشمان أثناء عملية تجريبية، مما شكل بداية مجال جديد في تركيب البوليمرات. للبولي إيثيلين أنواع عديدة، تُصنف عمومًا حسب اختلاف كثافتها إلى بولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، وبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، وبولي إيثيلين خطي منخفض الكثافة (LLDPE)، ومنتجات أخرى ذات خصائص خاصة.
1.1 بولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)
البولي إيثيلين منخفض الكثافة هو أقدم أنواع البولي إيثيلين التي تم تصنيعها صناعيًا، ويُعرف أيضًا باسم البولي إيثيلين منخفض الكثافة عالي الضغط. أظهر البولي إيثيلين الناتج شفافية ومرونة ممتازتين، مما مثل أول اختراق تاريخي كبير في تكنولوجيا بلمرة الإيثيلين.
يتميز البولي إيثيلين منخفض الكثافة بكثافة منخفضة ويظهر مقاومة جيدة للصدمات ومقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة. كما يتمتع بخصائص تدفق وعزل كهربائي ممتازة، ونفاذية منخفضة لبخار الماء، وخصائص كيميائية مستقرة. باستثناء الأحماض المؤكسدة القوية، فإن البولي إيثيلين منخفض الكثافة مقاوم عمومًا للتآكل الناتج عن الأحماض والقلويات والأملاح. يُستخدم البولي إيثيلين منخفض الكثافة على نطاق واسع في إنتاج أفلام التغليف والأفلام الزراعية ومنتجات أخرى. كان أول تطبيق تجاري له كطلاء عازل للأسلاك الكهربائية. ومع ذلك، فإن البولي إيثيلين منخفض الكثافة يتمتع عمومًا ببلورية منخفضة نسبيًا، وقوة ميكانيكية ضعيفة، ومقاومة حرارية محدودة.
يُستخدم البولي إيثيلين منخفض الكثافة في إنتاج المنتجات المقولبة بالحقن، ومواد تغليف الأدوية والأغذية، والمنتجات المجوفة المقولبة بالنفخ، والمعدات الطبية. لكن تطبيقه الرئيسي يكمن في المنتجات الغشائية، مثل الأفلام الزراعية وأفلام التغليف.
1.2 بولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)
البولي إيثيلين عالي الكثافة هو راتينج حراري لابلوري عالي التبلور. يُنتج عادةً من خلال البلمرة باستخدام محفزات زيغلر-ناتا. تتم العملية في مفاعلات أنبوبية أو مفاعلات ذات خزان تحريك منخفضة الضغط، باستخدام الإيثيلين كمادة خام والأكسجين أو البيروكسيدات العضوية كبادئات لتعزيز تفاعل البلمرة.
في الظروف العادية، يظهر البولي إيثيلين عالي الكثافة كمسحوق أبيض أو منتج حبيبي. وهو غير سام وعديم الرائحة، بمدى كثافة يتراوح من 0.940 إلى 0.976 جم/سم³ وبلورية تتراوح بين 80%–90%. يمكن أن تصل درجة حرارة تشغيله إلى 100 درجة مئوية. مقارنة بالبولي إيثيلين منخفض الكثافة، يتمتع البولي إيثيلين عالي الكثافة بصلابة فائقة، وقوة شد، ومقاومة للزحف. كما يُظهر مقاومة ممتازة للتآكل، وخصائص عزل كهربائي، ومتانة، ومقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة. يتمتع البولي إيثيلين عالي الكثافة باستقرار كيميائي جيد؛ في درجة حرارة الغرفة، لا يذوب في المذيبات العضوية ومقاوم للتآكل الناتج عن الأحماض والقلويات والأملاح المختلفة. تتمتع أفلام البولي إيثيلين عالي الكثافة بنفاذية منخفضة لبخار الماء والهواء، بالإضافة إلى امتصاص منخفض للماء.
يتم إنتاج درجات مختلفة من البولي إيثيلين عالي الكثافة عن طريق ضبط أربعة متغيرات بشكل مناسب: الكثافة، والكتلة الجزيئية النسبية، وتوزيع الوزن الجزيئي، والمواد المضافة، مما يسمح للمادة بتحقيق خصائص أداء مختلفة لتطبيقات متنوعة. نظرًا لخصائصه الفريدة، يُستخدم البولي إيثيلين عالي الكثافة على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية والحياة اليومية. يتمتع بقوة عازلة عالية، مما يجعله مناسبًا للأسلاك والكابلات الكهربائية، ويحافظ على مقاومة ممتازة للصدمات حتى في درجات الحرارة المنخفضة.
1.3 بولي إيثيلين خطي منخفض الكثافة (LLDPE)
يتم إنتاج البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة عن طريق بلمرة الإيثيلين مع مونومرات مشتركة مثل 1-بيوتين و1-هكسين تحت ظروف البلمرة باستخدام محفزات زيجلر-ناتا عالية الكفاءة. تتراوح كثافة البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة عمومًا من 0.915 إلى 0.940 جم/سم³.
منتجات البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة غير سامة وعديمة الرائحة وتظهر على شكل حبيبات بيضاء حليبية. مقارنةً بالبولي إيثيلين منخفض الكثافة، يتمتع البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة بقوة أعلى وصلابة أكبر ومتانة محسنة ومقاومة أفضل للبرودة والحرارة، بالإضافة إلى مقاومة ممتازة للتمزق ومقاومة التشقق الناتج عن الإجهاد البيئي. كما أنه مقاوم للأحماض والقلويات والمذيبات العضوية.
يتميز البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة بخصائص ميكانيكية ممتازة واستقرار كيميائي وأداء معالجة جيد. تتميز الأفلام المنتجة من البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة بقوة تمزق عالية ومقاومة قوية للتشقق الناتج عن الإجهاد وقوة تأثير رمية ممتازة ومقاومة التمزق وخصائص بصرية. لذلك، يمكن استخدام البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة كطبقة واقية للكابلات.
حاليًا، يشغل البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة حصة كبيرة من سوق البولي إيثيلين التقليدي. تشمل تطبيقاته الأنابيب والمنتجات المقولبة والكابلات والأفلام، مع مزايا قوية بشكل خاص في مجال أفلام التغليف.
