วัตถุดิบพลาสติก พีอี

วัตถุดิบ พีอี: พลาสติกอเนกประสงค์ที่มีคุณสมบัติ การผลิต และการใช้งานที่หลากหลาย

พีอี (โพลีเอทิลีน) คือเรซินเทอร์โมพลาสติกที่ถูกพอลิเมอร์จากโมโนเมอร์เอทิลีน ในฐานะพลาสติกอเนกประสงค์ขนาดใหญ่ที่สุดในโลก พีอี ได้แพร่หลายเข้าสู่หลากหลายสาขาการผลิตและการใช้งานนับตั้งแต่ยุคอุตสาหกรรมในช่วงทศวรรษที่ 1930 ด้วยประสิทธิภาพที่ครอบคลุม ต้นทุนต่ำ และการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่ถุงช้อปปิ้งประจำวันไปจนถึงท่อส่งอุตสาหกรรม บรรจุภัณฑ์อาหารไปจนถึงฟิล์มเกษตรกรรม พีอี ได้กลายมาเป็นวัสดุพื้นฐานที่ขาดไม่ได้ในสังคมยุคใหม่ ด้วยข้อได้เปรียบเฉพาะตัวที่ส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมวัสดุพอลิเมอร์

1、โครงสร้างโมเลกุลและลักษณะแกนของ พีอี

โครงสร้างโมเลกุลของ พีอี มีลักษณะเป็นสายโซ่ไฮโดรเจนคาร์บอนแบบเส้นตรงหรือแบบกิ่งก้าน โดยมีหน่วยซ้ำของ - ช.₂ - ช.₂ - ความสม่ำเสมอและระดับการแตกกิ่งก้านของสายโซ่โมเลกุลเป็นตัวกำหนดความแตกต่างด้านสมรรถนะของสายโซ่โมเลกุล สามารถแบ่งตามโครงสร้างโมเลกุลได้เป็น พอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ (แอลดีพีอี) พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (เอชดีพีอี) และพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น (แอลแอลดีพีอี)

สายโมเลกุล แอลดีพีอี มีระดับการแตกแขนงสูงและความเป็นผลึกต่ำ (50% -60%) ทำให้มีความยืดหยุ่นและความโปร่งใสที่ดี มีความหนาแน่น 0.91-0.925 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร สัมผัสนุ่มมือ ทนทานต่ออุณหภูมิต่ำได้ดีเยี่ยม และคงความเหนียวที่อุณหภูมิ -60 องศาเซลเซียส เอชดีพีอี มีความสม่ำเสมอของสายโมเลกุลสูง มีผลึก 80% -95% และความหนาแน่น 0.941-0.965 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร มีความแข็งแรง ความแข็ง และความต้านทานการสึกหรอดีกว่า แอลดีพีอี แต่มีความยืดหยุ่นต่ำกว่าเล็กน้อย แอลแอลดีพีอี ก่อตัวเป็นสายโมเลกุลแบบแตกแขนงสั้นโดยการโคพอลิเมอไรเซชันของเอทิลีนและอัลฟาโอเลฟินส์ ซึ่งผสานความยืดหยุ่นของ แอลดีพีอี และความแข็งแรงของ เอชดีพีอี เข้ากับคุณสมบัติการฉีกขาดและการเจาะทะลุได้ดีเยี่ยม

พีอี มีคุณสมบัติเด่นโดยรวม คือ มีเสถียรภาพทางเคมีที่ดี ทนต่อกรด ด่าง เกลือ และตัวทำละลายอินทรีย์ส่วนใหญ่ และไม่ทำปฏิกิริยากับสารอื่นใดนอกจากสารออกซิไดซ์ที่แรงที่อุณหภูมิห้อง มีค่าความเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำ เหมาะสำหรับใช้เป็นชั้นฉนวนของสายไฟและสายเคเบิล ประสิทธิภาพการแปรรูปที่ดี สามารถขึ้นรูปได้ผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การเป่าขึ้นรูป การฉีดขึ้นรูป การอัดรีด เป็นต้น มีช่วงอุณหภูมิการแปรรูปที่กว้างและใช้พลังงานต่ำ ปลอดสารพิษและไม่มีกลิ่น เป็นไปตามมาตรฐานการสัมผัสอาหาร นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์อาหาร อย่างไรก็ตาม พีอี มีความทนทานต่ออุณหภูมิที่จำกัด โดยทั่วไปจะใช้ที่อุณหภูมิ -40-60 องศาเซลเซียส มักเกิดการออกซิเดชั่นและเสื่อมสภาพได้ง่าย จำเป็นต้องปรับปรุงโดยการเติมสารต้านอนุมูลอิสระ

2、กระบวนการผลิตและแหล่งวัตถุดิบของ พีอี

การผลิต พีอี ใช้เอทิลีนเป็นวัตถุดิบหลัก ซึ่งส่วนใหญ่ได้มาจากการแตกตัวของปิโตรเลียม (การแตกตัวของแนฟทา) และการแปรรูปก๊าซธรรมชาติ (การดีไฮโดรจีเนชันของอีเทน) ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เอทิลีนชีวภาพได้ถูกผลิตขึ้นด้วยเทคโนโลยีการหมักชีวมวล ซึ่งเปิดโอกาสให้ พีอี สามารถเพิ่มพื้นที่สีเขียวได้ กระบวนการผลิตแบ่งออกเป็นวิธีแรงดันสูง วิธีแรงดันปานกลาง และวิธีแรงดันต่ำ ตามความดัน ซึ่งสอดคล้องกับ พีอี หลากหลายชนิด

วิธีการแรงดันสูงส่วนใหญ่ใช้ในการผลิต แอลดีพีอี ซึ่งเกิดจากการพอลิเมอไรเซชันแบบอนุมูลอิสระของโมโนเมอร์เอทิลีนที่อุณหภูมิ 100-300 เมกะปาสคาล และ 150-300 ℃ โดยใช้ออกซิเจนหรือเปอร์ออกไซด์เป็นตัวเริ่มต้น สภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูงทำให้เกิดการแตกแขนงของสายโมเลกุลจำนวนมาก ก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาแน่นต่ำและมีความยืดหยุ่นสูง กระบวนการนี้ใช้พลังงานสูง แต่ผลิตภัณฑ์มีความบริสุทธิ์สูง จึงเหมาะสำหรับงานด้านต่างๆ เช่น ฟิล์มบาง

วิธีความดันต่ำ (รวมถึงวิธีความดันปานกลาง) ใช้สำหรับผลิต เอชดีพีอี และ แอลแอลดีพีอี โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ซีเกลอร์ นัตตะ หรือตัวเร่งปฏิกิริยาเมทัลโลซีน และเกิดพอลิเมอไรเซชันภายใต้สภาวะ 0.1-5 เมกะปาสคาล และอุณหภูมิ 60-100 องศาเซลเซียส สภาพแวดล้อมความดันต่ำช่วยลดการแตกกิ่งก้านและก่อให้เกิด เอชดีพีอี ที่มีผลึกสูง การเติมอัลฟาโอเลฟิน (เช่น บิวทีนและเฮกซีน) สำหรับการโคพอลิเมอไรเซชันจะได้ แอลแอลดีพีอี วิธีความดันต่ำใช้พลังงานต่ำและมีประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาสูง และเป็นกระบวนการหลักในปัจจุบันที่สามารถควบคุมน้ำหนักโมเลกุลและความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์ได้อย่างแม่นยำ

สารละลาย พีอี ที่ได้จากกระบวนการพอลิเมอไรเซชันจะถูกอัดรีดและบดเป็นเม็ด และเพิ่มสารเติมแต่งต่างๆ เช่น สารต้านอนุมูลอิสระ สารหล่อลื่น และสารแต่งสี ตามความต้องการ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการแปรรูปและความทนทานต่อสภาพอากาศ การเลือกสารเติมแต่งต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของการใช้งานจริง และ พีอี เกรดอาหารมีข้อจำกัดด้านชนิดและปริมาณของสารเติมแต่งอย่างเคร่งครัด

3、เทคโนโลยีการจำแนกและปรับเปลี่ยน พีอี

พีอี สามารถแบ่งออกได้เป็นสามประเภทตามความหนาแน่นและโครงสร้าง ซึ่งแต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะและสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน ขอบเขตประสิทธิภาพสามารถขยายเพิ่มเติมได้ด้วยเทคนิคการดัดแปลง

แอลดีพีอี (พอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ) มีระดับการแตกแขนงสูง ผลึกต่ำ มีความยืดหยุ่น ความโปร่งใส และการไหลตัวที่ดีเยี่ยม มีค่าดัชนีการหลอมเหลวที่หลากหลาย เหมาะสำหรับฟิล์มเป่าขึ้นรูป (เช่น ถุงถนอมอาหารและฟิล์มพลาสติก) การฉีดขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ขนาดเล็ก (เช่น ของเล่นและฝาขวด) และการเคลือบแบบรีดขึ้นรูป แต่มีความแข็งแรงค่อนข้างต่ำและความต้านทานตัวทำละลายค่อนข้างต่ำ

เอชดีพีอี (โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง) มีคุณสมบัติเป็นผลึกสูง มีความแข็งแรงทนทาน ทนต่อแรงดึง ความแข็ง และอุณหภูมิได้ดีกว่า แอลดีพีอี มีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนทางเคมีได้ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับผลิตภาชนะกลวง (เช่น ขวดน้ำแร่และถังบรรจุสารเคมี) ท่อส่ง (เช่น ท่อส่งน้ำและท่อแก๊ส) แผ่นกระดาน และฟิล์มบรรจุภัณฑ์หนา การแปรรูป เอชดีพีอี มีความสามารถในการไหลต่ำและต้องการอุณหภูมิในการแปรรูปที่สูงกว่า

แอลแอลดีพีอี (โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น) มีความยืดหยุ่นและแข็งแรงสมดุลกันด้วยโครงสร้างสายโซ่สั้น ทนทานต่อการฉีกขาด การเจาะ และการแตกร้าวจากแรงเค้นได้อย่างดีเยี่ยม แอลแอลดีพีอี มีคุณสมบัติรับแรงดึงที่โดดเด่น และส่วนใหญ่นำมาใช้ผลิตฟิล์มยืด (เช่น ฟิล์มห่อหุ้ม) ฟิล์มเกษตร ฟิล์มบรรจุภัณฑ์ชนิดหนา และผลิตภัณฑ์ฉีดขึ้นรูป มักนำไปผสมกับ แอลดีพีอี เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพฟิล์ม

เทคโนโลยีการดัดแปลงเป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของ พีอี: การดัดแปลงแบบเชื่อมขวางใช้เคมีหรือวิธีทางกายภาพเพื่อสร้างโครงสร้างเครือข่ายของโซ่โมเลกุล เพิ่มความทนทานต่อความร้อน ความทนทานต่อตัวทำละลาย และความแข็งแรงเชิงกล และใช้สำหรับชั้นฉนวนในท่อส่งน้ำร้อนและสายเคเบิล เพิ่มสารตัวเติมที่ดัดแปลง เช่น แคลเซียมคาร์บอเนตและผงทัลค์ เพื่อลดต้นทุนและปรับปรุงความแข็งแกร่งและเสถียรภาพของมิติ เพิ่มใยแก้วคอมโพสิตที่ดัดแปลง ใยคาร์บอน ฯลฯ เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงและโมดูลัส ใช้สำหรับส่วนประกอบโครงสร้าง การดัดแปลงเชิงฟังก์ชันให้คุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรีย หน่วงการติดไฟ ป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ และคุณสมบัติอื่นๆ ขยายไปสู่การแพทย์ อิเล็กทรอนิกส์ และสาขาอื่นๆ

4、 พื้นที่การใช้งานที่หลากหลายของ พีอี

พีอี ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์ เกษตรกรรม อุตสาหกรรม สิ่งจำเป็นในชีวิตประจำวัน และสาขาอื่นๆ เนื่องจากมีประสิทธิภาพที่หลากหลายและต้นทุนต่ำ ซึ่งช่วยให้รองรับการดำเนินงานของสังคมยุคใหม่

อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์เป็นตลาดการใช้งานที่ใหญ่ที่สุดสำหรับ พีอี โดยฟิล์ม แอลดีพีอี ครองตลาดบรรจุภัณฑ์อาหาร เช่น ถุงเก็บความสดและถุงใส่ขนมปัง ซึ่งโปร่งใส นุ่ม และมีคุณสมบัติการปิดผนึกที่ดี ภาชนะแข็งที่ทำจาก เอชดีพีอี เช่น ขวดนมเด็กและขวดผงซักฟอก มีความทนทานต่อแรงกระแทกและทนต่อการกั้น เหมาะสำหรับบรรจุภัณฑ์ของเหลว ฟิล์มยืด แอลแอลดีพีอี มีความยืดหยุ่นสูง ใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์แบบม้วนด้านโลจิสติกส์เพื่อลดการสูญเสียในการขนส่ง วัสดุโฟม พีอี (เช่น ผ้าฝ้ายมุก) มีน้ำหนักเบาและดูดซับแรงกระแทก ใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องมือที่มีความแม่นยำ

ในภาคเกษตรกรรม ฟิล์ม พีอี เคลือบช่วยรักษาความชื้น เพิ่มอุณหภูมิ และส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช ฟิล์ม แอลดีพีอี มีความยืดหยุ่นดี ปูง่าย ขณะที่ฟิล์ม แอลแอลดีพีอี ทนทานต่อการเจาะทะลุและมีอายุการใช้งานยาวนาน ฟิล์ม พีอี สำหรับโรงเรือนสำหรับการส่งผ่านแสงและฉนวนกันความร้อนสำหรับการสร้างโรงเรือน ถุงตาข่าย พีอี ใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์ผลไม้และผัก ระบายอากาศและป้องกันความชื้น

ในภาคอุตสาหกรรม ท่อ เอชดีพีอี ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการจ่ายน้ำประปาของเทศบาล การขนส่งก๊าซ และการระบายน้ำเสียจากอุตสาหกรรม เนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อนทางเคมี ทนทานต่อของเหลวต่ำ และติดตั้งง่าย การผลิตถังเก็บ วัสดุบุผิว และอุปกรณ์ป้องกันการกัดกร่อนโดยใช้แผ่น พีอี ชั้นฉนวนสายเคเบิล พีอี ที่เชื่อมขวางมีฉนวนไฟฟ้าที่ดีและทนทานต่อการเสื่อมสภาพ ช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยของการส่งไฟฟ้า

ในด้านของใช้จำเป็นในชีวิตประจำวัน ผลิตภัณฑ์ พีอี มีอยู่ทุกที่: ผลิตภัณฑ์ฉีดขึ้นรูป เช่น ถังพลาสติก อ่าง และของเล่น มีน้ำหนักเบาและทนทาน เส้นใย พีอี (โพลีโพรพิลีน) ใช้ทำตาข่ายจับปลา ผ้ากรอง และพรม ซึ่งทนทานต่อการสึกหรอและสภาพอากาศ โฟม พีอี (เช่น รองเท้าแตะ เสื่อโยคะ) นุ่มและสบาย มีประสิทธิภาพในการรองรับแรงกระแทกที่ดี

ในด้านการแพทย์ พีอี เกรดอาหารใช้ทำถุงใส่สารละลาย ปลอกหุ้มกระบอกฉีดยา ฯลฯ ไม่มีพิษและมีเสถียรภาพทางเคมี และสามารถฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำได้ ฟิล์ม พีอี ใช้สำหรับชุดผ่าตัดและฟิล์มบรรจุภัณฑ์เพื่อป้องกันแบคทีเรียและช่วยให้ระบายอากาศได้

5、 แนวโน้มการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและการพัฒนาของ พีอี

การปกป้องสิ่งแวดล้อมของ พีอี ได้รับความสนใจ และแม้ว่าจะเผชิญกับความท้าทายของมลภาวะสีขาว ว๊าวววว แต่ก็กำลังมุ่งสู่การพัฒนาอย่างยั่งยืนผ่านการรีไซเคิลและนวัตกรรมเทคโนโลยีสีเขียว

ระบบรีไซเคิล พีอี ค่อนข้างสมบูรณ์ โดยใช้วิธีรีไซเคิลทางกายภาพเป็นหลัก ขยะ พีอี จะถูกคัดแยก ทำความสะอาด บด หลอม และบดเป็นเม็ด ส่วน พีอี รีไซเคิลจะถูกนำไปใช้ผลิตถังขยะ ฟิล์มรีไซเคิล ถาดพลาสติก และอื่นๆ ส่วนการรีไซเคิลทางเคมีจะย่อยสลาย พีอี ให้เป็นไฮโดรคาร์บอนโมเลกุลขนาดเล็ก ซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงหรือวัตถุดิบทางเคมี และมีข้อได้เปรียบในการแปรรูปขยะที่มีความซับซ้อน อัตราการรีไซเคิล พีอี ทั่วโลกกำลังเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การส่งเสริมนโยบายและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีกำลังช่วยส่งเสริมเศรษฐกิจหมุนเวียน

พีอี ชีวภาพเป็นแนวทางการพัฒนาสีเขียว ซึ่งใช้เอทิลีนที่ผลิตได้จากการหมักชีวมวล (เช่น อ้อยและข้าวโพด) เป็นวัตถุดิบ คาร์บอนฟุตพริ้นท์ของ พีอี ชีวภาพต่ำกว่า พีอี ชีวภาพจากปิโตรเลียม และ พีอี ชีวภาพที่ย่อยสลายได้ (เช่น พีอี ที่มีสารช่วยย่อยสลาย) สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติในสภาพแวดล้อมเฉพาะ ช่วยลดมลพิษในระยะยาว

การพัฒนา พีอี ในอนาคตจะมุ่งเน้นไปที่สามทิศทาง ได้แก่ การพัฒนาประสิทธิภาพสูงผ่านการออกแบบโมเลกุลและเทคโนโลยีคอมโพสิต การพัฒนา พีอี ที่มีโมดูลัสสูง ทนต่ออุณหภูมิสูงและต่ำ และการขยายการใช้งานด้านวิศวกรรม การวิจัยเชิงหน้าที่และการพัฒนา พีอี ตอบสนองที่ต่อต้านแบคทีเรียและชาญฉลาด (เช่น การเสื่อมสภาพที่ไวต่ออุณหภูมิ) เพื่อตอบสนองความต้องการระดับไฮเอนด์ คาร์บอนไนเซชันต่ำส่งเสริมการนำวัตถุดิบทางชีวภาพและการรีไซเคิลทางเคมีไปใช้ในอุตสาหกรรม สร้างวงจรการฟื้นฟูการบริโภคการผลิต และผสมผสานการออกแบบน้ำหนักเบาเพื่อลดการใช้วัสดุ

พีอี ในฐานะพลาสติกอเนกประสงค์ขั้นพื้นฐาน ช่วยสนับสนุนการพัฒนาในหลายสาขาด้วยประสิทธิภาพอันยอดเยี่ยม เมื่อเผชิญกับความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อม ผ่านการรีไซเคิลและนวัตกรรมสีเขียว พีอี จะบรรลุการพัฒนาที่ยั่งยืน พร้อมกับคงไว้ซึ่งความสามารถในการใช้งานจริง ซึ่งเป็นวัสดุสำคัญที่ช่วยสนับสนุนสังคมสีเขียวและคาร์บอนต่ำ