تتنوع طرق تصنيع البولي إيثيلين من الإيثيلين عبر 4 عمليات رئيسية، ينتج عن كل منها نوع بخصائص فريدة تختلف في الكثافة والصلابة والمرونة، هذه الاختلافات الهيكلية هي التي تحدد الاستخدام النهائي للمنتج.
ويعتمد التحكم في خصائص البولي إيثيلين على ظروف التفاعل واستخدام محفزات مختلفة، مما يتيح إنتاج أنواع متعددة تلبي احتياجات الصناعات المختلفة. في هذا المقال، سنستعرض الرحلة الكيميائية لهذه الصناعة.
يُعدّ البولي إيثيلين واحدًا من أكثر المواد البلاستيكية إنتاجًا واستخدامًا في العالم، وتُصنع هذه المادة من الإيثيلين عبر عملية كيميائية تُعرف باسم البلمرة، حيث تتحد جزيئات الإيثيلين الصغيرة لتشكّل سلاسل بوليمرية طويلة، وهي العملية التي تُشكل أساس صناعة البلاستيك الحديث
طرق تصنيع البولي إيثيلين من الإيثيلين
تعتبر طرق تصنيع البولي إيثيلين من الإيثيلين من أساسيات صناعة البلاستيك الحديث، حيث يتم تحويل جزيئات الإيثيلين الصغيرة إلى سلاسل بوليمرية طويلة عبر عملية كيميائية تُعرف باسم البلمرة.
وتختلف خصائص البولي إيثيلين النهائية، مثل الكثافة والصلابة والمرونة، باختلاف ظروف البلمرة والمحفزات المستخدمة، لذلك تُستخدم عدة طرق رئيسية لتصنيعه، يختار كل منها وفقًا للخصائص المطلوبة في المنتج النهائي.
1. طريقة الضغط العالي (لإنتاج البولي إيثيلين منخفض الكثافة)
البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) هو أول نوع من البولي إيثيلين تم اكتشافه وتصنيعه تجاريًا عام 1933، يتميز هذا النوع بالمرونة العالية والليونة وقابلية التشكيل، مما يجعله مناسبًا لصناعة أكياس التسوق والأفلام البلاستيكية المرنة.
تعتمد طريقة الضغط العالي لإنتاج LDPE على استخدام ضغط مرتفع جدًا يتراوح بين 1000 و3000 بار، ودرجة حرارة بين 80 و300 درجة مئوية، مع استخدام بادئ مثل الأكسجين أو بيروكسيد عضوي لبدء تفاعل البلمرة. هذه الظروف تؤدي إلى تكوين سلاسل بوليمرية متفرعة، مما يقلل الكثافة ويزيد المرونة، ويحدد بذلك خصائص المادة النهائية.
2. طريقة الضغط المنخفض (لإنتاج البولي إيثيلين عالي الكثافة)
يُعدّ البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) الأكثر صلابة ومتانة بين أنواع البولي إيثيلين. اكتُشف لأول مرة في الخمسينيات من القرن الماضي، وشكل ثورة في صناعة البلاستيك بفضل خصائصه الميكانيكية الممتازة. يُستخدم في صناعة الأنابيب المقاومة للضغط، وحاويات المنظفات، وألعاب الأطفال، والخزانات البلاستيكية.
وتُستخدم كواحدة من طرق تصنيع البولي إيثيلين من الإيثيلين عالي الكثافة، يتم التفاعل عند ضغط منخفض (حوالي 10 إلى 80 بار) ودرجة حرارة تتراوح بين 70 و 300 درجة مئوية، باستخدام محفزات متخصصة مثل محفزات زيغلر-ناتا أو الميتالوسين، تعمل هذه المحفزات على توجيه تفاعل البلمرة لإنتاج سلاسل بوليمرية خطية، بدون تفرعات كبيرة، مما يجعل المادة أكثر كثافة وصلابة.
3. تصنيع البولي إيثيلين منخفض الكثافة الخطي (LLDPE)
يجمع البولي إيثيلين منخفض الكثافة الخطي (LLDPE) بين خصائص LDPE وHDPE، ويمثل تطورًا مهمًا في تكنولوجيا البلاستيك، على الرغم من أن كثافته منخفضة مثل LDPE، إلا أنه يتميز بقوة شد أعلى ومقاومة أفضل للثقب والصدمات، ويُستخدم بشكل شائع في أغشية التغليف الصناعي، وبطانات مدافن النفايات، وبعض أنواع الأنابيب.
وتعتمد عملية طرق تصنيع البولي إيثيلين من الإيثيلين على البلمرة المشتركة (Copolymerization) للإيثيلين مع أوليفينات أخرى ذات سلاسل أطول، مثل البيوتين أو الهكسين أو الأوكتين. يتم هذا التفاعل أيضًا تحت ضغط منخفض ودرجة حرارة منخفضة، باستخدام محفزات زيغلر-ناتا أو الميتالوسين. في هذه العملية، يتم دمج جزيئات الأوليفينات الأطول في سلسلة البولي إيثيلين الخطية. تعمل هذه الأوليفينات كمصدر لتفرعات جانبية قصيرة ومنظمة.
4. طرق البلمرة التجارية
توجد عدة أنواع من العمليات التجارية لـ تصنيع البولي إيثيلين من الإيثيلين التي تندرج تحت طرق الضغط المنخفض، وتشمل:
- طريقة الطور الغازي: هي احدي طرق البلمرة لـ تصنيع البولي إيثيلين من الإيثيلين حيث يتم التفاعل في مفاعل ذي طبقة مميعة، حيث يتم ضخ غاز الإيثيلين والمحفز لإنتاج البولي إيثيلين الصلب. تُستخدم هذه الطريقة لإنتاج البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) والبولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE).
- طريقة الملاط (Slurry): يتم تعليق البولي إيثيلين المنتج في مذيب هيدروكربوني. تُستخدم هذه الطريقة كاحدي طرق تصنيع البولي إيثيلين من الإيثيلين بشكل أساسي لإنتاج البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE).
- طريقة المحلول: يتم التفاعل في مذيب، حيث يذوب الإيثيلين والبولي إيثيلين الناتج. يكون نظام التفاعل بأكمله عبارة عن محلول متجانس.
فيديو .. بلمرة الإيثيلين إلى بولي إيثيلين
ختامًا، يُعد طرق تصنيع البولي إيثيلين من الإيثيلين رحلة كيميائية مذهلة، تبرز مدى التقدم في فهمنا للبوليمرات وتطبيقاتها، لقد أتاحت طرق البلمرة المختلفة، مثل البلمرة الجذرية الحرة والبلمرة باستخدام المحفزات، إنتاج أنواع متنوعة من البولي إيثيلين لتلبية احتياجات الصناعات المختلفة0مع استمرار البحث والتطوير، نتوقع أن تشهد طرق تصنيع البولي إيثيلين من الإيثيلين المزيد من الابتكارات التي تزيد من كفاءة الإنتاج وتقلل من الأثر البيئي لهذه العملية الحيوية.
مراجع :
- تكنولوجيا البولي إيثيلين – شركة إيثيدكو
- إنتاج البولي إيثيلين منخفض الكثافة – eupegypt
- إنتاج البولي إيثيلين – plasticseurope
اقرأ أيضا :
- 7 خواص لمادة البولي إيثيلين .. تعرف عليها
- دور الصودا الكاوية في صناعة الإيثيلين والبولي إيثيلين : 4 وظائف أساسية
- تطبيقات البولي إيثيلين في قطاع النفط والغاز: 8 استخدامات حيوية
- 3 مراحل أساسية تبرز دور الغاز الطبيعي في إنتاج البولي إيثيلين
- صناعة البولي إيثيلين ومشتقات الإيثيلين: 8 منتجات تغذي الصناعات التكميلية
- البولي إيثيلين في تصنيع الخزانات والأنابيب : 5 خصائص تجعله الأفضل
- العمليات الكيميائية في تصنيع البولي إيثيلين : 5 مراحل تُشكّل المنتج النهائي
- تعرف على 8 من أبرز الشركات الرائدة في صناعة البولي إيثيلين
- أسواق تصدير البولي إيثيلين : 8 دول في المشهد العالمي
- مراحل إنتاج البولي إيثيلين : 4 عمليات أساسية لصناعة متكاملة
- تدوير مخلفات البولي إيثيلين : 6 مراحل لاقتصاد دائري مستدام
- تحديات تدوير البولي إيثيلين: 4 أبعاد تكشف واقع الصناعة البيئية
- أشكال البولي إيثيلين : 3 تصنيفات تُشكّل العمود الفقري للصناعات الحديثة
- استخدامات البولي إيثيلين: 7 مجالات تُعزز دورة في الصناعات الحديثة
- المزايا البيئية لاستخدام البولي إيثيلين الحيوي : 5 حلول لمستقبل أخضر مستدام
- مواسير البولي إيثيلين : 5 مميزات تجعلها الأكثر أمانًا و كفاءة للمشروعات الكبرى
