تخليق PE: الطرق الرئيسية
بولي إيثيلين (PE)، واحدة من أكثر البلاستيكات إنتاجًا واستخدامًا على نطاق واسع في العالم، مصنوعة من مونومرات الإيثيلين (أو الإيثين) من خلال تفاعلات البلمرة، وتتشكل سلاسلها الجزيئية من خلال البلمرة الإضافية أو البلمرة الجذرية الحرة.
في الوقت الحاضر، تعتبر بلمرة زيجلر-ناتا وتحفيز المعادن الفلزية طريقتين مهمتين للغاية في التركيب، ولهما تأثير عميق على تطوير صناعة البولي إيثيلين.
تم تطوير طريقة بلمرة زيجلر-ناتا بواسطة الكيميائي الألماني كارل زيجلر والكيميائي الإيطالي جوليو ناتا في الخمسينيات.
هذا الإنجاز لم يفزهم فقط بجائزة نوبل في الكيمياء عام 1963، بل غير أيضًا تمامًا طريقة إنتاج البولي إيثيلين. تستخدم الطريقة محفز زيجلر-ناتا، والذي يتكون عادة من مركب معدني انتقالي (مثل رباعي كلوريد التيتانيوم) ومركب عضوي معدني (مثل ألكيل الألمنيوم).
خلال عملية البلمرة، تخضع مونومرات الإيثيلين لتفاعلات إدخال منسقة على سطح المحفز وتترابط بشكل منظم لتكوين سلاسل جزيئية من البولي إيثيلين.
واحدة من المزايا الكبيرة لبلمرة زيجلر-ناتا هي أنها يمكن أن تتحكم بدقة في الهيكل الجزيئي للبولي إيثيلين، مما ينتج عنه منتجات بولي إيثيلين ذات كثافات مختلفة، من بولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) إلى بولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، لتلبية احتياجات السوق المتنوعة.
على سبيل المثال، يُستخدم بولي إيثيلين عالي الكثافة غالبًا في تصنيع الأنابيب وصناديق القمامة وغيرها من المنتجات بسبب قوته العالية ومقاومته للتآكل الكيميائي؛ بينما يُستخدم بولي إيثيلين منخفض الكثافة على نطاق واسع في الأفلام البلاستيكية وأكياس التعبئة وغيرها من المجالات بسبب مرونته الجيدة وشفافيته.
ومع ذلك، فإن محفزات زيجلر-ناتا لها أيضًا بعض القيود. نشاطها التحفيزي منخفض نسبيًا، ونظام المحفز معقد نسبيًا، مما يعرضها لتفاعلات جانبية، مما يؤدي إلى وجود شوائب المحفز المتبقية في المنتج، مما يؤثر على جودة المنتج.
تكنولوجيا التحفيز بالميتالكين هي اختراق رئيسي في مجال تخليق البولي إيثيلين. تستخدم المحفزات الميتالكينية مركبات تتكون من المعادن الانتقالية (مثل الزركونيوم والهفنيوم) وcyclopentadienyl أو مشتقاته كمراكز نشطة، وتعمل معًا مع المساعد المحفز ميثيل الألومينوكسان (MAO) لإظهار نشاط تحفيزي مرتفع للغاية.
خلال عملية البلمرة المحفزة بالميتالكين، يمكن إدخال مونومرات الإيثيلين بشكل أكثر توازنًا في رابطة المعدن-carbon، مما يؤدي إلى إنتاج منتجات البولي إيثيلين بهياكل سلاسل جزيئية أكثر انتظامًا وتوزيعًا ضيقًا للوزن الجزيئي.
تمنح هذه البنية الجزيئية الفريدة بولي إيثيلين الميتالكين خصائص ممتازة، مثل قوة الشد الأعلى، ومقاومة الثقب والخصائص البصرية.
في مجال تغليف المواد الغذائية، يمكن أن تضمن الأفلام المصنوعة من بولي إيثيلين الميتالكين مرونة جيدة وشفافية، ولكنها أيضًا تمنع بشكل فعال اختراق الأكسجين والرطوبة، مما يمدد من عمر الطعام؛ من حيث المنتجات المصبوبة بالحقن، يمكن أن تحسن من تشطيب السطح وثبات الأبعاد للمنتج. ومع ذلك، فإن التكلفة العالية لمحفزات الميتالكين وظروف التفاعل المتطلبة تحد من تطبيقها على نطاق واسع.
بالإضافة إلى هذين الطريقتين السائدتين، فإن بلمرة الجذور الحرة هي أيضًا واحدة من العمليات التقليدية لإنتاج البولي إيثيلين. تحت ظروف الحرارة العالية والضغط العالي، تتولد الجذور الحرة بواسطة المنشطات (مثل البيروكيدات العضوية) لبدء تفاعلات بلمرة السلاسل لمونومرات الإيثيلين، والتي تستخدم بشكل رئيسي لإنتاج بولي إيثيلين منخفض الكثافة.
خلال عملية بلمرة الجذور الحرة، ستخضع السلسلة الجزيئية لمزيد من التفرع، مما يجعل المنتج يتمتع بمرونة جيدة وشفافية، ولكن توزيع الوزن الجزيئي واسع وموحد أداء المنتج ضعيف.
مع التقدم المستمر في العلوم والتكنولوجيا، فإن عملية إنتاج البولي إيثيلين تتطور أيضًا بشكل مستمر وابتكاري. من ناحية، يلتزم الباحثون بتحسين طرق البوليمرة الحالية، وتحسين أداء المحفزات، وتقليل تكاليف الإنتاج؛ ومن ناحية أخرى، تظهر تقنيات بوليمرة جديدة بشكل مستمر، مثل البحث في أنظمة المحفزات غير المعدنية، بهدف تطوير تقنيات إنتاج البولي إيثيلين ذات الأداء العالي وميزاتها التكلفة المنخفضة.
في الوقت نفسه، يولي الناس أيضًا مزيدًا من الاهتمام للقضايا البيئية في عملية إنتاج البولي إيثيلين، ويعملون جاهدين لتقليل استهلاك الطاقة وانبعاثات النفايات، وتعزيز صناعة البولي إيثيلين للتطور في اتجاه أخضر ومستدام.
تربط منصتنا مئات من الموردين الكيميائيين الصينيين المعتمدين بالمشترين في جميع أنحاء العالم، وتعزز المعاملات الشفافة، وفرص الأعمال الأفضل، والشراكات عالية القيمة. سواء كنت تبحث عن سلع بالجملة، أو مواد كيميائية متخصصة، أو خدمات شراء مخصصة، فإن TDD-Global موثوقة لتكون خيارك الأول.
