Polietileno

El Vikipedio, la libera enciklopedio
Salti al navigilo Salti al serĉilo
Peco de ADPE

Polietileno (aŭ polieteno, laŭ la oficiala nomo de IUPAC) estas kemie la plej simpla polimero. Ĝi estas reprezentata per la ĉeno: (CH2-CH2)n. Pro sia granda tutmonda produktado, 100 milionoj da tunoj jare en 2017 (34% el la totala plasta merkato),[1][2] ĝi ankaŭ estas la plej malmultekosta, ĉar ĝi estas unu el la plej oftaj specoj de plasto. Ĝi estas kemie inerta. Oni havigas ĝin per polimerigo de etileno (kemia formulo CH2 = CH2, kaj nomata eteno de IUPAC), de kiu devenas ĝia nomo. Ĉi tiu polimero povas esti produktita per malsamaj polimerigaj reagoj, kiel ekzemple libera radikala polimerigo, aniona polimerigo, jona kunordiga polimerigo aŭ katjona polimerigo. Ĉiu el ĉi tiuj reagaj mekanismoj produktas malsaman specon de polietileno. Ĝi estas nedividita rektĉena polimero, kvankam disdividitaj polimeroj estas oftaj en komercaj produktoj. La polietilenaj ĉenoj rompiĝas sub la malvarmeta temperaturo Tg en amorfaj kaj duonkristalaj lokoj.

Historio[redakti | redakti fonton]

Polietileno unue estis sintezita de la germana kemiisto Hans von Pechmann, kiu hazarde preparis ĝin en 1898 varmigante diazometanon. Kiam liaj kolegoj Eugen Bamberger kaj Friedrich Tschirner karakterizis la kreitan blankan kaj gasan substancon, ili malkovris grandajn ĉenojn kunmetitajn de -CH2- kaj nomis ĝin "polietileno". La 27an de marto 1933, polietileno estis sintezita, tiel kiel oni konas ĝin nuntempe, en Anglio, fare de Reginald Gibson kaj Eric Fawcett, kiuj laboris por la ICI-Laboratorioj. Ĉi tio eblis per premo de ĉirkaŭ 1400 baroj kaj temperaturo de 170° C, tiam oni akiris la altan viskozan, blankec-koloran materialon, kiu estas nuntempe konata. La premo necesa por povi produkti la polimerigon de etileno estis tre alta, tial la esploroj pri kataliziloj faritaj de la germano Karl Ziegler kaj la italo Giulio Natta, kiuj estigis la katalizilojn Ziegler-Natta, gajnigis al ili la Nobel-premion por ilia scienca kontribuo al kemio. Per ĉi tiuj kataliziloj, polimerigo sub normala premo eblas.

Klasifiko kaj fizikaj ecoj[redakti | redakti fonton]

La mallongigo por polietileno ĝenerale uzata estas PE. Polietilenoj povas esti klasifikitaj en:

  • MDPE (en la angla konata kiel LDPE aŭ PE-LD): Malalta Denseca Polietileno.
    • Fleksebla
    • Malpeza
    • Travidebla
    • Inerta (rilate al enhavaĵo)
    • Akvorezista
    • Malalta dimensia stabileco, sed facile prilaborebla
    • Malalta kosto
  • ADPE (en la angla konata kiel HDPE aŭ PE-HD): Alta Denseca Polietileno;
    • Denseco egala aŭ pli granda ol 0,941 g / cm³. Ĝi havas malaltan nivelon de branĉoj, kun alta denseco kaj altaj intermolekulaj fortoj. La produktado de bonkvalita ADPE dependas de la elekto de la katalizilo. Iuj el la modernaj kataliziloj inkluzivas tiujn de Ziegler-Natta.
    • Rezista al altaj temperaturoj;
    • Alta rezisto al streĉiĝo, kunpremo, tirado;
    • Malalta denseco kompare kun metaloj kaj aliaj materialoj;
    • Akvorezista
    • Inerta (al la enhavaĵo)
    • Malalta reagemo;
    • Ne toksa
    • Malbona dimensia stabileco.
  • LMDPE (en la angla konata kiel LLDPE): Linia Malalta Denseca Polietileno.
  • UAMPPE: Ultra-alta Molekula Peza Ṕolietileno
  • PER: Polietileno kun Retformado.
Karakterizaĵoj MDPE ADPE LMDPE
Kristaleca grado [%] 40 a 50 60 a 80 30 a 40
Denseco [g/cm³] 0,915 a 0,935 0,94 a 0,97 0.90 a 0.93
Modulo [MPa] a 25 °C ~130 ~1000 -
Fandiĝa temperaturo [°C] 105 a 110 130 a 135 121 a 125
Kemia stabileco boa excelente boa
Rompiĝa streĉo [MPa] 8,0-10 20,0-30,0 10,0-30,0
Elongigo ĝis rompiĝo [%] 20 12 16
Elasta Modulo E [MPa] 200 1000 -
Linia ekspansia koeficiento [K−1] 1.7 * 10−4 2 * 10−4 2 * 10−4
Maksimuma allasebla temperaturo [°C] 80 100 -

Uzoj[redakti | redakti fonton]

  • MDPE:
    • Ĉiuj specoj de sakoj por: superbazaroj, butikoj, bakejoj, frostigitaĵoj, industrioj, ktp;
    • Aŭtomata pakado de manĝaĵoj kaj industriaj produktoj: lakto, akvo, plastoj, ktp;
    • Travidebla membrano;
    • Termosoj kaj aliaj termikaj produktoj;
    • Boteloj: kosmetikaĵoj, medikamentoj kaj manĝaĵoj;
    • Hosoj por akvo.
  • ADPE:
    • Boteloj por: lesivoj, ŝampuo, ktp;
    • Superbazaraj sakoj;
    • Kestoj por fiŝoj, nealkoholaĵoj, bieroj;
    • Boteloj por farboj, glaciaĵo, oleo;
    • Tamburoj;
    • Tubaro por gaso, telefonio, trinkakvo, drenotavoloj kaj sanitaraj uziloj;
    • Ĝi estas uzebla ankaŭ por kovri lagetojn, kanalojn, neŭtraligajn kloakoputojn, petrolŝipojn, akvocisternojn, artefaritajn lagetojn, ktp.

Etilenaj kunpolimeroj[redakti | redakti fonton]

Aldone al polimerigo kun alfaolefinoj, etileno povas esti polimerigita per granda nombro da malsamaj monomeroj. Ekzemploj de ĉi tiuj monomeroj estas vinilacetato, kiu rezultigas la etilenan vinilacetatan kunpolimeron, aŭ EVA, kiu estas ofte uzata en sandaloj kaj gimnastikaj ŝuoj. Vasta gamo de akrilatoj ankaŭ povas esti obtenita.

Modernaj aplikoj[redakti | redakti fonton]

Polietileno povas formi tridimensian reton kiam ĝi estas submetita al kovalenta reago de vulkanizado (kruc-liga). La rezulto estas polimero kun memorefiko. Tia efiko konsistas el la stabileco aŭ konstanteco de la materialo ĉe certa temperaturo, kaj ĝia formo povas esti modifita simple varmigante la polimeron al tiu temperaturo. La termika efiko de memoro sur polimeroj diferencas de la termika efiko de memoro sur metaloj, trovita en 1951 fare de Chang kaj Read. Koncerne polimerojn, ĉi tiu efiko baziĝas sur entropiaj fortoj kaj vulkanigitaj punktoj de fizika aŭ kemia stabileco.

En la kazo de polietileno kun termika memora efiko, la plej oftaj uzoj estas varmŝrumpaj kaj izolaj membranoj.

Aliaj polimeroj, kiuj havas la termikan memoran efikon, estas: Polinorborneno, poliuretanoj, modifita poliestireno kaj preskaŭ ajna polimero aŭ kopolimero kristaleca aŭ amorfa, kiu povas formi tridimensian reton.

Polimeroj kun problemoj por la efiko de termika memoro: Polipropileno.

Rotacia muldado estas nova procezo, kiu uzas polietilenan pulvoron kiel krudan materialon. Tiu estas metita en muldilon, kaj per duaksa rotacio kaj hejtado la polietileno aliĝas al la parieto por formi kavan pecon; ekzemplo estas la akvocisternoj.

Aliaj novaj aplikoj por PE inkluzivas segpolvon plus PE en procentoj de 10% ĝis 70% da lignaĵo. La rezulto estas stabila komponaĵo kun pli alta denseco ol PE. Speciala ekipaĵo por ĝia prilaborado estas rekomendita, same kiel kunigaj aldonaĵoj kaj procezaj helpiloj. En grandaj pecoj, ankaŭ ŝaŭmado kutimas redukti la densecon de la peco.

Prilaborado[redakti | redakti fonton]

Polietileno estas uzata por diversaj specoj de finlaboritaj produktoj, kaj por ĉiu el ili estas uzataj malsamaj procezoj. Inter la plej oftaj estas:

  • Elpuŝado (==Ekstrudado==): plastaj membranoj, kabloj, dratoj, tuboj.
  • Kun-Ekstrudado: membranoj kaj multtavolaj lamenoj
  • Mudlado per injektado: Tridimensiaj partoj kun komplikaj formoj
  • Injektado kaj blovado: Boteloj de diversaj grandecoj
  • Ekstrudado kaj blovado: fajnkalibraj sakoj aŭ tuboj
  • Ekstrudado kaj blovado de kavaj korpoj: Boteloj de diversaj grandecoj
  • Rotacia muldado: Deponejoj kaj grandegaj kavaj muldiloj.

Polietileno estas diafana materialo kaj povas esti modifita per tri oftaj procedoj:

  • Aldono de pulvora pigmento al PE antaŭ prilaborado
  • Kolorigo de la tutan PE antaŭ prilaborado
  • Uzo de kolora koncentraĵo (masterbatch), kiu estas la plej malmultekosta kaj facila maniero kolorigi polimeron.

Aldonaĵoj por celita uzo gravas. Depende de la funkcio, ili estas rekomendindaj, ekzemple: antioksidantoj, flamaj substancoj, kontraûstatikaj agentoj, kontraŭbakteriaj.

Verda aŭ renovigebla polietileno[redakti | redakti fonton]

Ĝi estas obtenita el sukerkano, do el renovigebla biomaso. Brazilo estas la unua lando, kiu disvolvis la produkton. [3]

Referencoj[redakti | redakti fonton]

  1. Geyer, Roland; Jambeck, Jenna R.; Law, Kara Lavender (1a de Julio 2017). "Production, use, and fate of all plastics ever made". Science Advances. 3 (7): e1700782. Bibcode:2017SciA....3E0782G. doi:10.1126/sciadv.1700782. PMC 5517107. PMID 28776036.
  2. "Plastics: The Facts" (PDF). Plastics Europe. Alirita la 22an de Marto 2021.
  3. [1]
  1. Diccionario de Arquitectura. «Definición de polietileno».
  2. University of York. «Polyethilene».

Eksteraj ligiloj kaj noto[redakti | redakti fonton]

  • En tiu ĉi artikolo estas uzita traduko de teksto el la artikolo Polietileno en la portugala Vikipedio.