مقایسه LLDPE و LDPE

پلی‌اتیلن کم‌چگالی خطی، از نظر ساختاری با پلی‌اتیلن کم‌چگالی عمومی متفاوت است، زیرا هیچ شاخه زنجیره‌ای بلندی ندارد. خطی بودن LLDPE به فرآیندهای تولید و فرآوری متفاوت LLDPE و LDPE بستگی دارد. LLDPE معمولاً با کوپلیمریزاسیون اتیلن و آلفا اولفین‌های بالاتر مانند بوتن، هگزن یا اکتن در دما و فشار پایین‌تر تشکیل می‌شود. پلیمر LLDPE تولید شده توسط فرآیند کوپلیمریزاسیون، توزیع وزن مولکولی باریک‌تری نسبت به LDPE عمومی دارد و در عین حال دارای ساختار خطی است که باعث می‌شود خواص رئولوژیکی متفاوتی داشته باشد.

خواص جریان مذاب

ویژگی‌های جریان مذاب LLDPE با الزامات فرآیند جدید، به ویژه فرآیند اکستروژن فیلم، که می‌تواند محصولات LLDPE با کیفیت بالا تولید کند، سازگار شده است. LLDPE در تمام بازارهای سنتی پلی‌اتیلن استفاده می‌شود. خواص بهبود یافته مقاومت کششی، نفوذی، ضربه‌ای و پارگی، LLDPE را برای فیلم‌ها مناسب می‌کند. مقاومت عالی آن در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش محیطی، مقاومت در برابر ضربه در دمای پایین و مقاومت در برابر تاب برداشتن، LLDPE را برای کاربردهای لوله، اکستروژن ورق و تمام قالب‌گیری جذاب می‌کند. آخرین کاربرد LLDPE به عنوان مالچ برای محل‌های دفن زباله و پوشش برای حوضچه‌های زباله است.

تولید و ویژگی‌ها

تولید LLDPE با کاتالیزورهای فلزات واسطه، به ویژه از نوع زیگلر یا فیلیپس، آغاز می‌شود. فرآیندهای جدید مبتنی بر کاتالیزورهای مشتق فلزی سیکلو اولفین، گزینه دیگری برای تولید LLDPE هستند. واکنش پلیمریزاسیون واقعی می‌تواند در راکتورهای فاز محلول و فاز گازی انجام شود. معمولاً اکتن با اتیلن و بوتن در یک راکتور فاز محلول کوپلیمریزه می‌شود. هگزن و اتیلن در یک راکتور فاز گازی پلیمریزه می‌شوند. رزین LLDPE تولید شده در راکتور فاز گازی به شکل ذره‌ای است و می‌تواند به صورت پودر فروخته شود یا بیشتر به صورت گلوله فرآوری شود. نسل جدیدی از super LLDPE مبتنی بر هگزن و اکتن توسط Mobile، Union Carbide توسعه داده شده است. شرکت‌هایی مانند Novacor و Dow Plastics راه‌اندازی شده‌اند. این مواد دارای حد چقرمگی بالایی هستند و پتانسیل جدیدی برای کاربردهای حذف خودکار کیسه دارند. رزین PE با چگالی بسیار کم (چگالی کمتر از 0.910 گرم بر سانتی‌متر) نیز در سال‌های اخیر ظاهر شده است. VLDPEها انعطاف‌پذیری و نرمی دارند که LLDPE نمی‌تواند به آن دست یابد. خواص رزین‌ها عموماً در شاخص ذوب و چگالی منعکس می‌شود. شاخص ذوب، میانگین وزن مولکولی رزین را نشان می‌دهد و در درجه اول توسط دمای واکنش کنترل می‌شود. میانگین وزن مولکولی مستقل از توزیع وزن مولکولی (MWD) است. انتخاب کاتالیزور بر MWD تأثیر می‌گذارد. چگالی توسط غلظت کومونومر در زنجیره پلی‌اتیلن تعیین می‌شود. غلظت کومونومر تعداد شاخه‌های زنجیره کوتاه (که طول آنها به نوع کومونومر بستگی دارد) را کنترل می‌کند و بنابراین چگالی رزین را کنترل می‌کند. هرچه غلظت کومونومر بیشتر باشد، چگالی رزین کمتر است. از نظر ساختاری، LLDPE از نظر تعداد و نوع شاخه‌ها با LDPE متفاوت است، LDPE فشار بالا شاخه‌های بلندی دارد، در حالی که LDPE خطی فقط شاخه‌های کوتاهی دارد.

پردازش

هر دو LDPE و LLDPE رئولوژی یا جریان مذاب عالی دارند. LLDPE به دلیل توزیع وزن مولکولی باریک و شاخه‌های زنجیره‌ای کوتاه، حساسیت برشی کمتری دارد. در طول برش (مثلاً اکستروژن)، LLDPE ویسکوزیته بیشتری را حفظ می‌کند و بنابراین پردازش آن دشوارتر از LDPE با شاخص ذوب یکسان است. در اکستروژن، حساسیت برشی پایین‌تر LLDPE امکان آزادسازی سریع‌تر تنش زنجیره‌های مولکولی پلیمر و در نتیجه کاهش حساسیت خواص فیزیکی به تغییرات نسبت دمش را فراهم می‌کند. در کشش مذاب، LLDPE تحت کرنش‌های مختلف تغییر می‌کند. عموماً ویسکوزیته کمتری در سرعت دارد. یعنی هنگام کشش مانند LDPE کرنش سخت نمی‌شود. با سرعت تغییر شکل پلی‌اتیلن افزایش می‌یابد. LDPE افزایش شگفت‌انگیزی در ویسکوزیته نشان می‌دهد که ناشی از درهم‌تنیدگی زنجیره‌های مولکولی است. این پدیده در LLDPE مشاهده نمی‌شود زیرا عدم وجود شاخه‌های زنجیره‌ای بلند در LLDPE، پلیمر را از درهم‌تنیدگی دور نگه می‌دارد. این ویژگی برای کاربردهای لایه نازک بسیار مهم است. زیرا لایه‌های LLDPE می‌توانند به راحتی لایه‌های نازک‌تری بسازند و در عین حال استحکام و چقرمگی بالایی را حفظ کنند. خواص رئولوژیکی LLDPE را می‌توان به صورت «صلب در برش» و «نرم در کشش» خلاصه کرد.