Polyethylene

Polyethylene hay polythene (tên IUPAC là polyethene hoặc poly(methylene) là loại nhựa được ứng dụng trong nhiều ngành, với trữ lượng sản xuất hàng năm khoảng 80 triệu tấn, chủ yếu được sử dụng để làm bao bì hay đóng gói.

1. Mô tả Polyethylene là một loại nhựa nhiệt dẻo (thermoplastic polymer), là mạch polymer được kết hợp bởi các monomer ethylene (tên IUPAC là ethene). Ethylene sẽ chuyển thành ethane khi quá trình trùng hợp xảy ra, đoạn mạch thẳng polyethylene sẽ có cấu trúc giống như chuỗi hydrocarbon no mạch thẳng như propane, decane,…Tên gọi polyethylene được bắt nguồn từ tên của monomer. Tuy nhiên trong một số trường hợp người ta cũng gọi tên dựa trên cấu trúc cơ bản như tên IUPAC là polymethylene, hay poly(methanediyl) (ít được dùng). Tên được viết tắt là PE, tương tự như các loại polymer khác như polypropylene hay polystyrene cũng được viết tắt lần lượt là PP và PS. Ở Anh, tên gọi phổ biến là polythene, mặc dù tên gọi này không được xem là tên gọi khoa học. Phân tử ethene (có tên phổ biến là ethylene) C<sub>2</sub>H<sub>4</sub> có cấu trúc là CH<sub>2</sub>=CH<sub>2.</sub> [CENTER]

[/CENTER] Polyethylene được tạo thành thông qua quá trình trùng hợp mạch của các monomer ethene. Có nhiều cách trùng hợp như mạch như: trùng hợp khơi mào bằng gốc tự do, anion, cation hay xúc tác Ziegler-Natta. Mỗi cách trùng hợp cho một loại polyethylene khác nhau. [CENTER]

[/CENTER] [CENTER]Cấu trúc không gian của PE và Cấu trúc lập thể của PE [/CENTER] [CENTER]

[/CENTER] [CENTER]Công thức cấu tạo đơn giản của PE [/CENTER]

2. Phân loại Polyethylene được chia thành nhiều loại khác nhau chủ yếu dựa trên tỷ trọng và độ phân nhánh. Cơ tính của polyethylene phụ thuộc vào các yếu tố như kiểu phân nhánh, độ kết tinh và phân tử lượng. Trên thị trường, các polyethylene quan trọng nhất là HDPE, LLDPE và LDPE. Polyethylene được phân loại như sau: · Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) · Ultra low molecular weight polyethylene (ULMWPE or PE-WAX) · High molecular weight polyethylene (HMWPE) · High density polyethylene (HDPE) · High density cross-linked polyethylene (HDXLPE) · Cross-linked polyethylene (PEX or XLPE) · Medium density polyethylene (MDPE) · Linear low density polyethylene (LLDPE) · Low density polyethylene (LDPE) · Very low density polyethylene (VLDPE) UHMWPE là polymer có phân tử lượng lên đến vài triệu, thường trong khoảng từ 3.1 đến 5.67 triệu, tỷ trọng khoảng 0.945g/cm<sup>3</sup>. Do có phân tử lượng lớn nên loại PE này rất dai. Loại polymer này có thể được tổng hợp bằng cách sử dụng các kỹ thuật xúc tác, phổ biến nhất là xúc tác Ziegler. UHMWPE được ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực do có cơ tính rất tốt (dai, bền xé cao, kháng mài mòn tốt) và bền đối với các tác nhân hóa học. Ứng dụng như trong thiết bị động cơ dễ tháo lắp, con thoi trong máy dệt, bạc lót ổ trục, bánh răng, khớp nhân tạo, những đệm bảo vệ trên sân trượt băng, tấm thớt. Với tên thương mại là Spectra và Dyneema, loại PE này có thể thay thế Aramid trong sản xuất áo chống đạn, và được sử dụng phổ biến trong việc tạo các khớp ghép nhân tạo thay thế hông và đầu gối.

[CENTER]Khớp nối xương được làm bằng Polyethylene [/CENTER] HDPE có tỷ trọng khoảng 0.941 g/cm<sup>3</sup> . Mạch HDPE có độ phân nhánh thấp, độ kết tinh cao và độ bền kéo cao, có thể tổng hợp bằng cách sử dụng các hệ xúc tác chromium/silica, Ziegler-Natta hay xúc tác có kim loại là phối tử trung tâm (metallocene). HDPE được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực đóng gói như làm chai đựng sữa, chai đựng hóa chất như thuốc tẩy, cồn, xe đựng rác và ống nước. 1/3 các loại đồ chơi trẻ em được sản xuất từ HDPE. Năm 2007, lượng tiêu thụ HDPE toàn cầu đã lên đến hơn 30 triệu tấn. [CENTER]Sản phẩm được làm bằng HDPE [/CENTER] PEX có chứa các liên kết ngang trong cấu trúc, có thể chuyển từ dạng nhựa nhiệt dẻo sang dạng elastomer (đàn hồi). Khi ở nhiệt độ cao như trong quá trình gia công thì độ nhớt của PEX thấp hơn HDPE và độ bền hóa học cũng tăng. PEX được dùng để làm những đường ống dẫn nước uống bởi vì đặc tính đàn hồi của nó nên dễ kết nối các ống với nhau và không bị rõ rĩ nước. [CENTER]Đường ống được làm bằng PEX [/CENTER] MDPE có tỷ trọng khoảng 0.926-0.940 g/cm<sup>3</sup>. MDPE được tổng hợp bằng cách sử dụng các xúc tác tương tự như HDPE, nhưng tùy vào điều kiện phản ứng mà thu được các loại PE khác nhau. MDPE có độ bền nứt cao hơn HDPE, được sử dụng để làm các ống dẫn khí, đầu nối ống, các túi nhựa, các màng co nhiệt hay màng đóng gói. [CENTER] [/CENTER] [CENTER]Khớp nối ống nước được làm từ MDPE [/CENTER] LLDPE có tỷ trọng trong khoảng 0.915-0.925 g/cm<sup>3</sup>, là polymer mạch thẳng có những mạch phân nhánh ngắn, thông thường là copolymer của ethylene với các alpha-olefin (ví dụ như: 1-butene, 1-hexene và 1-octene). LLDPE có độ bền kéo, tính va đập, kháng đâm xuyên, ứng suất nứt cao hơn LDPE. Trong gia công thì có thể tạo được màng mỏng hơn LDPE. Loại PE này được ứng dụng nhiều trong đóng gói, bao bì, tấm, vỏ bọc dây điện, đồ chơi trẻ em, vật chứa đựng, ống dẫn nước. Nhờ cơ tính tốt như dai, dẻo, độ trong cao nên ứng dụng nhiều nhất của nó là thổi tạo màng, ứng dụng trong màng phủ nông nghiệp, màng đa lớp hay composite film. Trong năm 2009, doanh thu buôn bán LLDPE đạt tới 24 tỉ USD (17 tỉ Euro). [CENTER]Màng bọc thức ăn được làm từ LLDPE [/CENTER] LDPE có tỷ trọng khoảng 0.910-0.940 g/cm<sup>3</sup>, có các mạch polymer dài ngắn, phân nhánh khác nhau, nên độ kết tinh thấp. LDPE có độ bền kéo thấp, độ bền va đập cao, tổng hợp bằng phương pháp khơi mào gốc tự do. Do có độ phân nhánh cao trong mạch PE nên nó có đặc tính chảy rất tốt, dễ dàng gia công. LDPE có thể ứng dụng cho cả những đồ vật chứa đựng cứng và màng nhựa mềm như sọt đựng rác hay màng gói rau quả. Năm 2009, doanh thu buôn bán LDPE trên toàn cầu là 22.2 tỉ USD (khoảng 15.9 tỉ Euro). Túi xốp làm từ LDPE

VLDPE có tỷ trọng khoảng 0.880-0.915 g/cm<sup>3</sup>. Mạch polymer của VLDPE có rất nhiều các mạch phân nhánh ngắn, thường là copolymer của ethylene với các alpha-olefin (như 1-butene, 1-hexene và 1-octene). VLDPE được tổng hợp bằng cách sử dụng xúc tác có ion kim loại làm phổi tử trung tâm (metallocene), ứng dụng làm vớ (bít tất) giữ ấm, ống dẫn, bao bì đựng thức ăn đông lạnh… một polymer blend có thể kháng va đập tốt nếu trong hỗn hợp có một thành phần VLDPE nhất định. [CENTER]Túi đựng đông lạnh làm từ VLDPE [/CENTER] Các nghiên cứu gần đây đang đi sâu vào nghiên cứu bản chất và sự phân bố của các mạnh nhánh trong cấu trúc PE. Trong cấu trúc HDPE có một lượng nhỏ các mạnh nhánh khoảng từ 1% hay 1 phần nghìn, yếu tố này có thể ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính lưu biến của polymer.

3. Ethylene copolymer Ethylene có thể tạo copolymer với các alpha-olefin, hoặc nhiều monomer có nối đôi trong phân tử khác như vinylacetate tạo copolymer ethylene-vinyl acetate (EVA) và tạo copolymer với các loại acrylate (ứng dụng trong đóng kiện hàng và các thiết bị thể thao). Nhựa EVA xốp dùng làm thảm thể thao

4. Cơ tính Tuỳ thuộc vào độ kết tinh và phân tử lượng, nhiệt nóng chảy và nhiệt thuỷ tinh hoá, các yếu tố này rất khác nhau tuỳ thuộc vào loại PE. Thường đối với loại nhựa thương mại có tỷ trọng trung bình và cao (MDPE và HDPE) có nhiệt nóng chảy trong khoảng 120-130<sup>o</sup>C, với loại có tỷ trọng thấp (LDPE) thì nhiệt nóng chảy khoảng 105-115<sup>o</sup>C. Thường hầu hết LDPE, MDPE, HDPE thì đều bền với tác nhân hoá học và không bị hoà tan ở nhiệt độ thường do có độ kết tinh cao ở nhiệt độ này. PE có thể được hoà tan ở nhiệt độ cao bằng các dung môi có vòng aromatic như toluen, xylen, tricloroethane hay triclorobenzene.

5. Vấn đề môi trường Mặc dù polyethylene có thể tái chế được, nhưng các sản phẩm nhựa đã sử dụng xong đều thấy rải rác nhiều nơi, cả mặt đất lẫn trên biển. PE không bị phân hủy bởi vi sinh vật, phải mất đến vài thế kỷ thì PE mới có thể phân hủy được.

Nhựa sau khi sử dụng

[RIGHT]Theo Wikipedia.org [/RIGHT]

:hutthuoc(