پولي‌إثيلين

پولي‌إثيلين
الأسماء
	اسم أيوپاك Polyethene or poly(methylene)
	أسماء أخرى Polyethylene; Polythene
المُعرِّفات
رقم CAS
اختصارات	PE
ChemSpider	none;
ECHA InfoCard	100.121.698
KEGG	C19503 ;
عناوين مواضيع طبية MeSH	{{{value}}}
PubChem CID	6325;
UNII	3W404QE89S ;
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID8031946 ;
الخصائص
الصيغة الجزيئية	(C2H4)n
الكثافة	0.88–0.96 g/cm3
نقطة الانصهار
قابلية الذوبان في الماء	Not soluble
log P	1.02620
القابلية المغناطيسية	−9.67×10−6 (HDPE, SI, 22 °C)
	ما لم يُذكر غير ذلك، البيانات المعطاة للمواد في حالاتهم العيارية (عند 25 °س [77 °ف]، 100 kPa).
	مراجع الجدول

The repeating unit within polyethylene in the most stable staggered conformation

الپولي‌إثيلين بالإنجليزية IUPAC) Polyethylene) ، هو منتج استهلاكي يصنف تحت المنتجات البلاستيكية ذات تلدن حراري. سنوياً ينتج منه أكثر من 60 مليون طن في جميع أنحاء العالم.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تعريف

كيس مصنوع من الپولي‌إثيلين.

نموذج فراغي لسلسلة البولي إثيلين

الوحدات المتكررة في البولي إثيلين مع إظهار الكيمياء الفراغية

.

A simpler way of representing the repeating unit. Note, however, that the C−H bond angles are not 90° as this diagram would indicate, but are approximately 110°, since each carbon atom is tetrahedral (sp3).

البولي إثيلين هو بوليمر يتألف من سلاسل طويلة من مونومر الإثيلين (تسمية IUPAC إثين). يرمز له في الصناعة برمز PE بنفس النمط الذي ترمز به بوليميرات أخرى مثل PP البولي بروبيلين وPS البولي ستايرين.

جزيء الإثيلين, C₂H₄ is CH₂=CH₂,إذاً عبارة عن زمرتي ميثيلين مرتبطتين برابطة مضاعفة.

ينشأ البولي إثيلين من بلمرة الإثين ، والتي يمكن أن تتم من خلال البلمرة الجذرية، بلمرة الإضافة الأنيونية، أو بلمرة التساند الشاردي.

تصنيف البولي إثيلين

يصنف البولي إثيلين إلى فئات عدة اعتمادا ًعلى الكثافة وتقرع السلسلة البوليميرية. تعتمد الخواص الميكانيكية لهذا البوليمر على متغيرات عدة مثل نوع التفرع، البنية البلورية، والوزن الجزيئي.

البولي إثيلين فائق الوزن الجزيئي المرتفع Ultra high molecular weight polyethylene UHMWPE
البولي إثيلين فائق الوزن الجزيئي المنخفض (الشمعي) Ultra low molecular weight polyethylene ULMWPE - PE-WAX
البولي إثيلين عالي الوزن الجزيئي High molecular weight polyethylene HMWPE
البولي إثيلين عالي الكثافة High density polyethylene HDPE
البولي إثيلين المتشابك عالي الكثافة High density cross-linked polyethylene HDXLPE
البولي إثيلين المتشابك Cross-linked polyethylene PEX
البولي إثيلين متوسط الكثافة Medium density polyethylene MDPE
البولي إثيلين منخفض الكثافة Low density polyethylene LDPE
البولي إثيلين الخطي منخفض الكثافة Linear low density polyethylene LLDPE
البولي إثيلين منخفض الكثافة بشكل كبير Very low density polyethylene VLDPE

البولي إثيلين فائق الوزن الجزيئي المرتفع UHMWPE ذو وزن جزيئي بين 3.1 و 7.6 مليون دالتون. يؤدي الوزن الجزيئي المرتفع إلى عدم مقدرة السلاسل على التراص في البنية البلورية بشكل كبير، نلاحظ أن الكثافة أقل منها في البولي إثيلين عالي الكثافة (مثلاً من 0.930 - 0.935 غ/سم³)، كما أنه يؤدي أيضاً إلى زيادة في قساوة المادة الناتجة. يمكن انتاج هذا البوليمير باستخدام حفازات مختلفة ،أكثرها شيوعاً حفازات زيغلر. نظراً للقساوة الفائقة لهذا البوليمير ومقدرته على تحمل الجهود ومقاومته الكيميائية الممتازة فإنه يستخدم في العديد من التطبيقات مثل صناعة أجزاء المتحركة في آلات النسيج وغيرها.

البولي إثيلين عالي الكثافة HDPE يعرّف بكونه ذو كثافة أكبر من 0.941 غ/سم³. يمتاز بأن لديه درجة أقل من التفرع وينتج باستخدام وسائط كروم/سيليكا، وسائط زيغلر-ناتا، أو وسائط الميتالوسين. يتم تأمين حدوث عدم التفرع من خلال الاختيار المناسب للوسيط والتحكم بشروط التفاعل. يستخدم هذا البوليمير في التغليف وصناعة المنتجات مثل أواني الحليب، قوارير المنظفات، علب المنتجات الغذائية، سلال القمامة، وصناعة خراطيم المياه.

البولي إثيلين المتشابك PEX عبارة عن بولي إثيلين متوسط إلى عالي الكثافة يحوي في سلسلته البوليميرية على روابط مشبكة، مما يجعلها أكثر مرونة. يستخدم بشكل خاص في تمديدات المياه.

البولي إثيلين متوسط الكثافة MDPE لديه كثافة تتراوح بين 0.926 - 0.94 غ/سم³. يتم تصنيعه مثل البولي إثيلين عالي الكثافة HDPE بوسائط كروم/سيليكا، وسائط زيغلر-ناتا، أو وسائط ميتالوسين. لديه مقاومة جيدة للصدمات وللتشققات. يستعمل بشكل خاص في أنابيب الغاز، التغليف، والمعدات المهنية.

البولي إثيلين الخطي منخفض الكثافة LLDPE لديه كثافة تتراوح بين 0.915 - 0.925 غ/سم³. يمتاز بطبيعته الخطية مع وجود العديد من التفرعات القصيرة والتي عادة ما تنشأ من البلمرة المشتركة لللإيثيلين مع ألفا الأوليفينات قصيرة السلسلة مثل البوتن-1، الهكسن-1، والأوكتن-1. يمتاز هذا البوليمر بأن لديه قوة شد أكبر من LDPE ويمكن تصنيع رقائق بلاستيكية (films) أقل سماكة منها مقارنة مع LDPE. يستخدم بشكل خاص في التغليف وصناعة الرقائق البلاستيكية نظراً لمرونته وشفافيته النسبية.

البولي إثيلين منخفض الكثافة LDPE لديه كثافة تتراوح بين 0.910 - 0.940 غ/سم³. يمتاز بان لديه درجة كبيرة من التفرع بالتالي فإن السلاسل لا ترتص بالبنية البلورية، مما يؤدي إلى إضعاف القوى بين الجزيئية (intermolecular forces)، هذا بدوره يؤدي إلى قوة شد أضعف وقابلية سحب كبيرة. يصنع عن طريق البلمرة الجذرية. يستخدم لصناعة الأكياس البلاستيكية وفي التغليف.

البولي إثيلين منخفض الكثافة بشكل كبير VLDPE لديه كثافة تتراوح بين 0.880 - 0.915 غ/سم³. يصنع بأسلوب مشابه للبولي إثيلين الخطي منخفض الكثافة LLDPE. ويستخدم في صناعلت التغليف الغذائية.

البلمرة المشتركة مع الإثيلين

بالإضافة إلى البلمرة المشتركة مع الأوليفينات ألفا، يمكن للإثيلين أن يقوم بهذه البلمرة العديد من المونوميرات الأخرى مثل خلات الفينيل فينتج لدينا البوليمير المشترك إثيلين-خلات الفينيل الذي يرمز له بEVA، والمستعمل بشكل كبير في صناعة نعل الأحذية الرياضية(رغوة). مثال آخر أيضاً هو البلمرة المشتركة مع الأكريلات.

لمحة عن الخواص

كثافة منخفضة (0.87 - 0.965 غ/سم³).
مقاومة التغيرات الحرارية (- 85 ° إلى 90 °) وهي تعتمد على درجة التبلور, كلما كانت أقل تكون الثباتية الحرارية أقل.
تعتمد الخواص الضوئية على الكثافة وعلى درجة التبلور.
ذو ثابت عزل كهربائي عالي يصل إلى حوالي 10¹⁸ أوم/سم.
قابليته لامتصاص الماء منخفضة جداً.
ذو قابلية جيدة للاحتراق، يحرر H₂O و CO₂
له ثباتية تجاه معظم المحلات العضوية (°T<60) بالإضافة إلى الحموض والقلويات والأغوال والزيوت.
بشكل عام غير قابل للانحلال عند درجة حرارة الغرفة، ولكن عند درجات الحرارة المرتفعة ينحل ببعض المحلات مثل 4،2،1-ثلاثي كلور البنزن، الكزيلين، الهكسان.

التاريخ

تم اصطناع البولي إثيلين من قبل الكيميائي الألماني هانز فون پخمان والذي حضره مصادفة عام 1898 أثناء تسخين ثنائي آزو الميثان. وعندما قام مساعديع بتحليل المادة البيضاء الشمعية التي حصل عليها وجدوا أنها تحوي سلاسل طويلة من -CH₂- فأطلقوا عليها اسم بولي ميثيلين. تم إنتاج البولي إثيلين بشكا عملي لأول مرة عام 1934 في مخابر شركة امبريال البريطانية، وبدأ الانتاج التجاري منه بعد خمس سنوات لأي حينما كانت الحرب العالمية الثانية على وشك الابتداء حيث وجد أول تطبيق عملي له في عزل الأسلاك الكهربائية للرادارات. كانت التقنيات المستخدمة آنداك تسمح بانتاج ما يعرف اليوم ببولي إثيلين المنخفض الكثافة حيث يحدث تشعب في السلاسل البوليمرية بشكل غير منتظم فيكون البوليمر الناتج ذو كثافة منخفضة. أما البولي إثيلين عالي الكثافة فتم إنتاجه أول مرة في ألمانيا في أوائل الخمسينيات من قبل الكيميائي الألماني كارل زيغلر الذي حضره بإجراء البلمرة بحضور وسطاء عضوية معدنية ذات انتقائية عالية حيث تصطف السلاسل البوليمرية بدرجات أعلى من التبلور مما يعطي كثافة ودرجة انصهار أعلى نسبياً.

Polyethylene was first synthesized by the German chemist Hans von Pechmann, who prepared it by accident in 1898 while investigating diazomethane.^[5]^[أ]^[6]^[ب] When his colleagues Eugen Bamberger and Friedrich Tschirner characterized the white, waxy substance that he had created, they recognized that it contained long −CH₂− chains and termed it polymethylene.^[7]

A pill box presented to a technician at ICI in 1936 made from the first pound of polyethylene

The first industrially practical polyethylene synthesis (diazomethane is a notoriously unstable substance that is generally avoided in industrial application) was again accidentally discovered in 1933 by Eric Fawcett and Reginald Gibson at the Imperial Chemical Industries (ICI) works in Northwich, England.^[8] Upon applying extremely high pressure (several hundred atmospheres) to a mixture of ethylene and benzaldehyde they again produced a white, waxy material. Because the reaction had been initiated by trace oxygen contamination in their apparatus, the experiment was difficult to reproduce at first. It was not until 1935 that another ICI chemist, Michael Perrin, developed this accident into a reproducible high-pressure synthesis for polyethylene that became the basis for industrial low-density polyethylene (LDPE) production beginning in 1939. Because polyethylene was found to have very low-loss properties at very high frequency radio waves, commercial distribution in Britain was suspended on the outbreak of World War II, secrecy imposed, and the new process was used to produce insulation for UHF and SHF coaxial cables of radar sets. During World War II, further research was done on the ICI process and in 1944, DuPont at Sabine River, Texas, and Union Carbide Corporation at South Charleston, West Virginia, began large-scale commercial production under license from ICI.^[9]^[10]

The landmark breakthrough in the commercial production of polyethylene began with the development of catalysts that promoted the polymerization at mild temperatures and pressures. The first of these was a catalyst based on chromium trioxide discovered in 1951 by Robert Banks and J. Paul Hogan at Phillips Petroleum.^[11] In 1953 the German chemist Karl Ziegler developed a catalytic system based on titanium halides and organoaluminium compounds that worked at even milder conditions than the Phillips catalyst. The Phillips catalyst is less expensive and easier to work with, however, and both methods are heavily used industrially. By the end of the 1950s both the Phillips- and Ziegler-type catalysts were being used for high-density polyethylene (HDPE) production. In the 1970s, the Ziegler system was improved by the incorporation of magnesium chloride. Catalytic systems based on soluble catalysts, the metallocenes, were reported in 1976 by Walter Kaminsky and Hansjörg Sinn. The Ziegler- and metallocene-based catalysts families have proven to be very flexible at copolymerizing ethylene with other olefins and have become the basis for the wide range of polyethylene resins available today, including very-low-density polyethylene and linear low-density polyethylene. Such resins, in the form of UHMWPE fibers, have (as of 2005) begun to replace aramids in many high-strength applications.

انظر أيضاً

وصلات خارجية

blog about polyethylene packaging and more....
First and foremost in polyethylene packaging - Regency Plastics

المصادر

^ Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature – IUPAC Recommendations 2008 (PDF). Retrieved 28 أغسطس 2018.
^ Batra, Kamal (2014). Role of Additives in Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) Films. p. 9. Retrieved 16 سبتمبر 2014.
^ "poly(ethylene)". ChemSrc.
^ Wapler, M. C.; Leupold, J.; Dragonu, I.; von Elverfeldt, D.; Zaitsev, M.; Wallrabe, U. (2014). "Magnetic properties of materials for MR engineering, micro-MR and beyond". JMR. 242: 233–242. arXiv:1403.4760. Bibcode:2014JMagR.242..233W. doi:10.1016/j.jmr.2014.02.005. PMID 24705364. S2CID 11545416.
^ ^أ ^ب ^ت ^ث von Pechmann, H. (1898). "Ueber Diazomethan und Nitrosoacylamine". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft zu Berlin. 31: 2640–2646.
^ ^أ ^ب Bamberger, Eug.; Tschirner, Fred. (1900). "Ueber die Einwirkung von Diazomethan auf β-Arylhydroxylamine" [On the effect of diazomethane on β-arylhydroxylamine]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft zu Berlin. 33: 955–959. doi:10.1002/cber.190003301166.
^ Bamberger, Eugen; Tschirner, Friedrich (1900). "Ueber die Einwirkung von Diazomethan auf β-Arylhydroxylamine" [On the effect of diazomethane on β-arylhydroxylamine]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft zu Berlin. 33: 955–959. doi:10.1002/cber.190003301166. [page 956]: Eine theilweise – übrigens immer nur minimale – Umwandlung des Diazomethans in Stickstoff und Polymethylen vollzieht sich auch bei ganz andersartigen Reactionen; ... [A partial – incidentally, always only minimal – conversion of diazomethane into nitrogen and polymethylene takes place also during quite different reactions; ...]
^ "Winnington history in the making". This is Cheshire. 23 أغسطس 2006. Archived from the original on 21 يناير 2010. Retrieved 20 فبراير 2014.
^ "Poly – the all-star plastic". Popular Mechanics. Vol. 91, no. 1. Hearst Magazines. يوليو 1949. pp. 125–129. Retrieved 20 فبراير 2014 – via Google Books.
^ A History of Union Carbide Corporation (PDF). p. 69.
^ Hoff, Ray; Mathers, Robert T. (2010). "Chapter 10. Review of Phillips Chromium Catalyst for Ethylene Polymerization". In Hoff, Ray; Mathers, Robert T. (eds.). Handbook of Transition Metal Polymerization Catalysts. John Wiley & Sons. doi:10.1002/9780470504437.ch10. ISBN 978-0-470-13798-7.

خطأ استشهاد: وسوم <ref> موجودة لمجموعة اسمها "lower-alpha"، ولكن لم يتم العثور على وسم <references group="lower-alpha"/>

الكلمات الدالة:

[1] Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature – IUPAC Recommendations 2008 (PDF). Retrieved 28 أغسطس 2018.

[kamalbatra111-2] Batra, Kamal (2014). Role of Additives in Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) Films. p. 9. Retrieved 16 سبتمبر 2014.

[chemsrc-3] "poly(ethylene)". ChemSrc.

[4] Wapler, M. C.; Leupold, J.; Dragonu, I.; von Elverfeldt, D.; Zaitsev, M.; Wallrabe, U. (2014). "Magnetic properties of materials for MR engineering, micro-MR and beyond". JMR. 242: 233–242. arXiv:1403.4760. Bibcode:2014JMagR.242..233W. doi:10.1016/j.jmr.2014.02.005. PMID 24705364. S2CID 11545416.

[vPechmann1898-5] أ ^ب ^ت ^ث von Pechmann, H. (1898). "Ueber Diazomethan und Nitrosoacylamine". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft zu Berlin. 31: 2640–2646.

[BambergerTschirner1900-7] أ ^ب Bamberger, Eug.; Tschirner, Fred. (1900). "Ueber die Einwirkung von Diazomethan auf β-Arylhydroxylamine" [On the effect of diazomethane on β-arylhydroxylamine]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft zu Berlin. 33: 955–959. doi:10.1002/cber.190003301166.

[9] Bamberger, Eugen; Tschirner, Friedrich (1900). "Ueber die Einwirkung von Diazomethan auf β-Arylhydroxylamine" [On the effect of diazomethane on β-arylhydroxylamine]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft zu Berlin. 33: 955–959. doi:10.1002/cber.190003301166. [page 956]: Eine theilweise – übrigens immer nur minimale – Umwandlung des Diazomethans in Stickstoff und Polymethylen vollzieht sich auch bei ganz andersartigen Reactionen; ... [A partial – incidentally, always only minimal – conversion of diazomethane into nitrogen and polymethylene takes place also during quite different reactions; ...]

[10] "Winnington history in the making". This is Cheshire. 23 أغسطس 2006. Archived from the original on 21 يناير 2010. Retrieved 20 فبراير 2014.

[11] "Poly – the all-star plastic". Popular Mechanics. Vol. 91, no. 1. Hearst Magazines. يوليو 1949. pp. 125–129. Retrieved 20 فبراير 2014 – via Google Books.

[12] A History of Union Carbide Corporation (PDF). p. 69.

[13] Hoff, Ray; Mathers, Robert T. (2010). "Chapter 10. Review of Phillips Chromium Catalyst for Ethylene Polymerization". In Hoff, Ray; Mathers, Robert T. (eds.). Handbook of Transition Metal Polymerization Catalysts. John Wiley & Sons. doi:10.1002/9780470504437.ch10. ISBN 978-0-470-13798-7.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[أ]

[6]

[ب]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]