طرق وأنواع تصنيع البولي إيثيلين
(1) البولي إيثيلين منخفض الكثافة (البولي إيثيلين منخفض الكثافة)
عند إضافة كميات ضئيلة من الأكسجين أو البيروكسيدات كمواد بادئة إلى الإيثيلين النقي، وضغطه إلى حوالي 202.6 كيلو باسكال، وتسخينه إلى حوالي 200 درجة مئوية، يتبلمر الإيثيلين ليتحول إلى بولي إيثيلين أبيض شمعي. تُعرف هذه الطريقة عادةً بعملية الضغط العالي نظرًا لظروف التشغيل. كثافة البولي إيثيلين الناتج تتراوح بين 0.915 و0.930 غ/سم³، ووزنه الجزيئي يتراوح بين 15,000 و40,000. تركيبه الجزيئي متفرع وفضفاض، يشبه شكل الشجرة، مما يُفسر انخفاض كثافته، ومن هنا جاء اسم البولي إيثيلين منخفض الكثافة.
(2) البولي إيثيلين متوسط الكثافة (بولي إيثيلين متوسط الكثافة)
تتضمن عملية الضغط المتوسط بلمرة الإيثيلين تحت ضغط يتراوح بين 30 و100 ضغط جوي باستخدام محفزات أكسيد المعادن. وتتراوح كثافة البولي إيثيلين الناتج بين 0.931 و0.940 غ/سم³. كما يمكن إنتاج البولي إيثيلين متوسط الكثافة (MDPE) بمزج البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) مع البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، أو من خلال بلمرة الإيثيلين مع مونومرات مشتركة مثل البيوتين، أو أسيتات الفينيل، أو الأكريلات.
(3) البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)
في ظل ظروف درجة الحرارة والضغط العادية، يُبلمر الإيثيلين باستخدام محفزات تنسيق عالية الكفاءة (مركبات عضوية معدنية مكونة من ألكيل الألومنيوم ورباعي كلوريد التيتانيوم). بفضل نشاطه التحفيزي العالي، يُمكن إتمام تفاعل البلمرة بسرعة عند ضغوط منخفضة (0-10 ضغط جوي) ودرجات حرارة منخفضة (60-75 درجة مئوية)، ومن هنا جاءت تسمية عملية الضغط المنخفض. يتميز البولي إيثيلين الناتج ببنية جزيئية خطية غير متفرعة، مما يُسهم في كثافته العالية (0.941-0.965 جم/سم³). بالمقارنة مع البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، يتميز البولي إيثيلين عالي الكثافة بمقاومة حرارية وخصائص ميكانيكية فائقة، بالإضافة إلى مقاومة عالية للتشقق الناتج عن الإجهاد البيئي.
خصائص البولي إيثيلين
البولي إيثيلين مادة بلاستيكية شبه شفافة، بيضاء كالحليب، تشبه الشمع، مما يجعلها مادة عزل وتغليف مثالية للأسلاك والكابلات. من أهم مزاياها:
(1) خصائص كهربائية ممتازة: مقاومة عزل عالية وقوة عازلة؛ نفاذية منخفضة (ε) وظل خسارة عازلة (tanδ) عبر نطاق تردد واسع، مع الحد الأدنى من الاعتماد على التردد، مما يجعلها عازلًا مثاليًا تقريبًا لكابلات الاتصالات.
(2) خصائص ميكانيكية جيدة: مرنة ولكنها قوية، مع مقاومة جيدة للتشوه.
(3) مقاومة قوية للشيخوخة الحرارية، وهشاشة درجات الحرارة المنخفضة، والاستقرار الكيميائي.
(4) مقاومة ممتازة للماء مع امتصاص منخفض للرطوبة؛ ومقاومة العزل لا تقل عمومًا عند غمرها في الماء.
(5) باعتبارها مادة غير قطبية، فإنها تتميز بنفاذية غاز عالية، حيث يتمتع البولي إيثيلين منخفض الكثافة بأعلى نفاذية غاز بين المواد البلاستيكية.
(6) كثافة نوعية منخفضة، جميعها أقل من 1. يتميز البولي إيثيلين منخفض الكثافة بشكل خاص بكثافته البالغة حوالي 0.92 جم/سم³، بينما يبلغ البولي إيثيلين عالي الكثافة، على الرغم من كثافته العالية، حوالي 0.94 جم/سم³ فقط.
(7) خصائص معالجة جيدة: سهولة الذوبان والتلدين دون تحلل، وتبرد بسهولة إلى الشكل المطلوب، وتسمح بالتحكم الدقيق في هندسة المنتج وأبعاده.
(8) تتميز الكابلات المصنوعة من البولي إيثيلين بخفة وزنها وسهولة تركيبها وفصلها. ومع ذلك، للبولي إيثيلين عيوب عديدة، منها: انخفاض درجة حرارة التليين؛ قابلية الاشتعال، إذ تنبعث منه رائحة تشبه رائحة البارافين عند احتراقه؛ ضعف مقاومة التشقق الناتج عن الإجهاد البيئي ومقاومة الزحف. لذا، يجب توخي الحذر الشديد عند استخدام البولي إيثيلين كعازل أو غلاف للكابلات البحرية أو الكابلات المثبتة في منحدرات عمودية شديدة الانحدار.
بلاستيك البولي إيثيلين للأسلاك والكابلات
(1) العزل العام للأغراض العامة من البولي إيثيلين البلاستيكي
يتكون فقط من راتينج البولي إيثيلين ومضادات الأكسدة.
(2) بلاستيك البولي إيثيلين المقاوم للعوامل الجوية
يتكون أساسًا من راتنج البولي إيثيلين، ومضادات الأكسدة، وأسود الكربون. تعتمد مقاومة العوامل الجوية على حجم جسيمات أسود الكربون، ومحتواه، وتشتته.
(3) بلاستيك البولي إيثيلين المقاوم للإجهاد البيئي والتشقق
يستخدم البولي إيثيلين بمؤشر انصهار أقل من 0.3 وتوزيع وزن جزيئي ضيق. يمكن أيضًا ربط البولي إيثيلين تشابكيًا بالإشعاع أو بالطرق الكيميائية.
(4) عزل الجهد العالي من البولي إيثيلين البلاستيكي
يتطلب عزل الكابلات ذات الجهد العالي استخدام البلاستيك البولي إيثيلين فائق النقاء، مع إضافة مثبتات الجهد والطاردات المتخصصة لمنع تكوين الفراغات، وقمع تفريغ الراتنج، وتحسين مقاومة القوس الكهربائي، ومقاومة التآكل الكهربائي، ومقاومة الهالة.
(5) البلاستيك البولي إيثيلين شبه الموصل
يتم إنتاجه عن طريق إضافة الكربون الأسود الموصل إلى البولي إيثيلين، وعادةً ما يتم ذلك باستخدام الكربون الأسود ذو الجسيمات الدقيقة والبنية العالية.
(6) مركب كابلات بولي أوليفين حراري منخفض الدخان وخالي من الهالوجين (LSZH)
يستخدم هذا المركب راتينج البولي إيثيلين كمادة أساسية، ويشتمل على مثبطات اللهب عالية الكفاءة الخالية من الهالوجين، ومثبطات الدخان، ومثبتات الحرارة، وعوامل مضادة للفطريات، ومواد ملونة، تتم معالجتها من خلال الخلط والتلدين والتكوير.
البولي إيثيلين المتشابك (XLPE)
تحت تأثير الإشعاع عالي الطاقة أو عوامل الترابط، يتحول التركيب الجزيئي الخطي للبولي إيثيلين إلى بنية ثلاثية الأبعاد (شبكية)، محولاً المادة البلاستيكية الحرارية إلى مادة صلبة بالحرارة. عند استخدامه كعازل،بولي إيثيلين مشبع بالبولي إيثيلينيتحمل درجات حرارة تشغيل مستمرة تصل إلى 90 درجة مئوية ودرجات حرارة قصر دارة تتراوح بين 170 و250 درجة مئوية. تشمل طرق الربط التشابكي الربط الفيزيائي والكيميائي. يُعد الربط التشابكي بالإشعاع طريقة فيزيائية، بينما يُعد بيروكسيد ثنائي الكوميل (DCP) أكثر عوامل الربط التشابكي الكيميائية شيوعًا.
وقت النشر: ١٠ أبريل ٢٠٢٥