POLİETİLEN

Etilen gazının (C₂H₄) polimerizasyonu ile sentezlenen polietilen toplam termoplastikler içerisinde % 34 lük oranla en çok tüketilen ticari polimerdir. Yüksek basınç polimeri kristal yapılı, balmumu görünümünde, polimer molekülleri biraz dallanmıştır. Erime sıcaklığı 110-125 °C, camsı geçiş sıcaklığı -120 °C’dir. Düşük basınç polimeri dallanmamış, daha yoğun, daha az geçirgen ve daha sağlamdır. Erime sıcaklığı 137 °C ve camsı geçiş sıcaklığı -115 °C’dir. 100 °C’e kadar dayanıklıdır.

POLİETİLEN NEDİR?

Polietilen, etilenin çeşitli yöntemlerle polimerleştirilmesinden elde edilen, dayanıklı, parlak, birçok kimyasalın etkisiyle bozulmayan genellikle şeffaf/yarı şeffaf bir malzemedir. Etilenin polimerleştirilmesi ile elde edilir. Etilenin polimerleşme tepkimesi, 1930 yılında tesadüfen İngiliz kimyasal ürünler şirketi Imperial Chemical Industries’de bulundu. Ama başlangıçta, yaklaşık 2000 barlık çok yüksek basınçlar altında gerçekleştirilen bu tepkimenin teknolojisini kolayca uygulanabilir hale getirmek için yıllar gerekti. Çok geçmeden mekanik ve elektriksel özelliklerinin farkına varılan polietilen, birçok farklı uygulamada kullanılmaya başladı. Daha sonra, 1950’li yıllarda kimyacı K. Ziegler, düşük basınç altında polimerleştirme tepkimesini geliştirdi. Bu yöntem 1970’li yıllarda polietilenin bütün çeşitlerine yaygınlaştırıldı; böylece o tarihten itibaren polietilen, dünya çapında en çok kullanılan plastik madde haline geldi. Çöp torbasından elektriksel yalıtıma kadar uzanan çok çeşitli alanlarda kullanıldı.

Polimerizasyon işlemi, uygulanan prosese göre radikal, anyonik veya katyonik mekanizma üzerinden yürür; elde edilen polimerler birbirinden farklı özellikler gösterir. Bir katılma polimeridir.

nCH₂ = CH₂ → (-CH₂ – CH₂-)_n

POLİETİLEN MALZEMELERİN ÖZELLİKLERİ NELERDİR?

Polietilen malzemelerin genel özellikleri;

Hafiflikü  Esneklik İyi kaynak özellikleri Dayanıklılık

Sağlamlık Sıfır korozyon Çatlamaya karşı direnç Kimyasallara karşı direnç

Polietilenin mekanik özellikleri polimer zincirlerinin uzunluğuna ve dallanma derecelerine, kristal yapıya ve molekül ağırlığına göre değişir. Kısa zincirli ürünler kırılgan ve vaks yapılıdır, uzun zincirli yapılar sert plastiklerdir. Polietilen zincirindeki karbonlar trans seklinde düzenlenmiştir. Polietilen, bir çözücüde çözünüp, sogutulur ve kristallendirilirse, tek kristal elde edilir. Polimer zincirindeki dallanmalar kristalliğin derecesini tayin eder. Dallanmanın az olduğu molekül yapılarda kristalinite genellikle fazladır. Polimer içindeki kristallik arttıkça sertlik artar, mekanik ve kimyasal özellikler iyileşir ve sıvı ile gazlara dayanıklılık artar.

Poliolefinin yoğunluğu arttıkça yumuşama noktası, bulanıklık ve yağlara dayanıklılık özellikleri de artar. Polietilenler mekanik özelliklerine bağlı olarak aşağıda belirtilen sınıflara ayrılırlar,

• Ultra yüksek molekül ağırlıklı polietilen (UHMPE, veya UYMPE),
• Yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE, veya YYPE),
• Alçak yoğunluklu polietilen (LDPE, veya AYPE),
• Lineer alçak yoğunluklu polietilen (LLDPE, veya LAYPE).

UHMPE sınıfına giren polietilenlerin molekül ağırlıkları milyonlar seviyesindedir. Yüksek molekül ağırlıklarının anlamı polimer zincirlerinin kristal yapı içinde çok sıkı bir biçimde yerleştiği veya paketlendiğidir ve bu yüzden bu polimer çok serttir.

HDPE’nin yoğunluğu 0.94-0.97 g/cm3 arasında değişir, molekül morfolojisi LDPE’den farklıdır; uzun karbon zincirleri üzerinde dallanmalar yok denecek kadar azdır, dolayısıyla kristalin (veya yarı-kristalin) bir polimerdir; dolayısıyla moleküler kuvvetler şiddetlidir ve polimerin gerilme kuvveti yüksektir. Dallanmaların belirli seviyeler altında tutulması özel katalizörlerle (örneğin, Ziegler-Natta katalizörleri gibi) ve reaksiyon koşullarıyla sağlanır. Yapısal özellikleri HDPE’nin daha sıkı, sert ve kuvvetli olmasını sağlar; kullanım alanları arasında darbeye dayanıklı tanklar, paketleme malzemeleri, borular, vs. sayılabilir.

LDPE’nin yoğunluğu 0.91-0.93 g/cm3 arasında değişir, polimer zincirlerinde bulunan fazla uzun dallanmalar nedeniyle amorf yapıdadır, esnektir, kopmaya karşı çok dirençlidir ve kimyasal maddelerden etkilenmez; moleküller arası kuvvetler zayıftır ve dipol tesirle oluşan dipol etkileşimi düşüktür. Bu özellikler polimerin gerilme kuvvetinin düşürür, çekilebilirliğinin (ductilite) yükseltir. LDPE serbest radikal polimerizasyonuyla üretilir. LDPE talebi en fazla olan polimerlerden biridir; ucuzdur, şişe, valiz, dondurulmuş yiyecek paketleri, oyuncaklar, vs. gibi pek çok plastik ürünün elde edilmesinde kullanılır.

LLDPE doğrusal yapılı bir polimerdir, kısa dallanmalar vardır, uzun-zincirli olefinlerle etilenin kopolimerizasyonuyla elde edilir.

Polietilen kokusuzdur, pelletler halinde satılır, çok çeşitli ürünlere dönüştürülür, inert ve kararlıdır, kimyasal maddelere dayanıklıdır. En yaygın kullanım alanı film üretimidir.

Polietilenler, türüne göre bazı katkı maddeleri içerir,

• Stabilizasyon katkı maddeleri; polimerin son ürün haline dönüştürülmesi ve depolanması sırasında yapışma ve jelleşmesini önler,
• Kaydırıcı; sürtünme katsayısını düşürerek film üretiminde polimere esneklik kazandırır ve filmin metal yüzeylere yapışmasını önler,
• Anti-bloklaşma katkı maddesi; polimerin özellikle büyük filmler üretiminde bloklaşmasını engelleyerek üretimi kolaylaştırır,
• Ultraviyole (UV) katkı maddeler; özellikle sera filmleri gibi güneş ışığı altındaki kullanımlarda filmin kullanım süresini uzatır.

Polietilenler plastik isleme sektöründe en yaygın isleme sahası olan malzemelerdir.

KULLANIM ALANLARI

• Film ekstrüzyonu
• Ekstrüzyonla kâğıt metal kaplama
• Şişirme ile kalıplama
• Rotasyonel kalıplama
• Enjeksiyonla kalıplama
• Toz kaplamalar
• Tel ve kablo imali
• Boru hortum imalatı
• Köpük film imalatı
• Masterbeç imalatı