פוליאתילן ופוליפרופילן: קווי דמיון והבדלים

פוליפרופילן ופוליאתילן הם חלק מהסוגים הנפוצים ביותר של חומרים פולימריים. הם משמשים בהצלחה בתעשייה, בחיי היומיום ובחקלאות. בשל ההרכב הייחודי שלהם, אין להם כמעט אנלוגים. בואו נסתכל מקרוב על הדמיון וההבדלים העיקריים בין פוליפרופילן לפוליאתילן, כמו גם את היקף החומרים.

כמו רוב המונחים המדעיים האלה, שמות החומרים הושאלו מהשפה היוונית. הקידומת poly, הקיימת בשתי המילים, מתורגמת מיוונית כ"רבים". פוליאתילן הוא הרבה אתילן ופוליפרופילן הוא הרבה פרופילן. כלומר, במצב ההתחלתי, חומרים הם גזים דליקים רגילים עם הנוסחאות:

• C2H4 - פוליאתילן;

• C3H6 - פוליפרופילן.

שני החומרים הגזים הללו שייכים לתרכובות מיוחדות, מה שנקרא אלקנים, או פחמימנים בלתי רוויים א-ציקליים. כדי להעניק להם מבנה מוצק, מתבצע פילמור - יצירת חומר בעל משקל מולקולרי גבוה, הנוצר על ידי שילוב מולקולות בודדות של חומרים נמוכים מולקולריים עם מרכזים פעילים של מולקולות פולימריות גדלות.

כתוצאה מכך נוצר פולימר מוצק שהבסיס הכימי שלו הוא רק פחמן ומימן. מאפיינים מסוימים של חומרים נוצרים ומשופרים על ידי הוספת תוספים מיוחדים ומייצבים להרכבם.

מבחינת הצורה של חומרי גלם ראשוניים, פוליפרופילן ופוליאתילן כמעט אינם שונים - הם מיוצרים בעיקר בצורה של כדורים קטנים או צלחות, אשר בנוסף להרכבם, יכולים להיות שונים רק בגודלם. רק אז, בהתכה או כבישה, מייצרים מהם מוצרים שונים: צינורות מים, מיכלים ואריזות, קליפות סירות ועוד ועוד.

לאחר תהליך הפילמור, פוליאתילן הוא חומר קשה בעל משטח מישוש יוצא דופן, כאילו מכוסה בשכבה קטנה של שעווה. בשל מדדי הצפיפות הנמוכה שלו, הוא קל יותר ממים ובעל מאפיינים גבוהים:

• צְמִיגוּת;
• גְמִישׁוּת;
• גְמִישׁוּת.

פוליאתילן הוא דיאלקטרי מצוין, עמיד בפני קרינה רדיואקטיבית. אינדיקטור זה הוא הגבוה ביותר מבין כל הפולימרים הדומים. מבחינה פיזיולוגית, החומר אינו מזיק לחלוטין, ולכן הוא נמצא בשימוש נרחב בייצור מוצרים שונים לאחסון או אריזת מזון. ללא אובדן איכות, הוא יכול לעמוד בטווח רחב למדי של טמפרטורות: מ -250 עד + 90 מעלות, תלוי במותג וביצרן שלו. טמפרטורת הצתה עצמית היא + 350 מעלות.

פוליאתילן עמיד ביותר בפני מספר חומצות אורגניות ואי-אורגניות, אלקליות, תמיסות מלח, שמנים מינרליים וכן לחומרים שונים בעלי תכולת אלכוהול. אבל באותו זמן, כמו פוליפרופילן, הוא מפחד ממגע עם חומרים אורגניים חזקים כמו HNO3 ו- H2SO4, כמו גם עם כמה הלוגנים. אפילו חשיפה קלה לחומרים אלו מובילה לסדקים.

לפוליפרופילן ערכים גבוהים של חוזק פגיעה ועמידות בפני שחיקה, הוא עמיד למים ועמיד בפני כיפופים ושברים מרובים ללא אובדן איכות. החומר אינו מזיק מבחינה פיזיולוגית, לכן מוצרים העשויים ממנו מתאימים לאחסון מזון ומי שתייה. הוא חסר ריח, אינו שוקע במים, אינו פולט עשן בהצתה, אלא נמס בטיפות.

הלוגנים, גזים מחמצנים שונים וחומרי חמצון בריכוז גבוה, כגון HNO3 ו-H2SO4, משפיעים לרעה על שלמות מוצרי פוליפרופילן. התלקחות עצמית ב-+350 מעלות. באופן כללי, העמידות הכימית של פוליפרופילן באותו משטר טמפרטורה כמעט זהה לזו של פוליאתילן.

פוליאתילן מיוצר על ידי פילמור גז אתילן בלחץ גבוה או נמוך. החומר המיוצר בלחץ גבוה נקרא פוליאתילן בצפיפות נמוכה (LDPE) והוא עובר פילמור בכור צינורי או אוטוקלאב מיוחד. פוליאתילן בצפיפות גבוהה בלחץ נמוך (HDPE) מיוצר באמצעות גז גז או זרזים אורגנו-מתכתיים מורכבים.

חומר הזנה לייצור פוליפרופילן (גז פרופילן) מופק על ידי זיקוק מוצרי נפט. החלק המבודד בשיטה זו, המכיל כ-80% מהגז הנדרש, עובר טיהור נוסף מעודף לחות, חמצן, פחמן וזיהומים אחרים. התוצאה היא גז פרופילן בריכוז גבוה: 99-100%. לאחר מכן, באמצעות זרזים מיוחדים, החומר הגזי עובר פילמור בלחץ בינוני בתווך מונומר נוזלי מיוחד. גז אתילן משמש לעתים קרובות כקופולימר.

פוליפרופילן, כמו PVC עם כלור (פוליוויניל כלוריד), משמש באופן פעיל בייצור צינורות מים, כמו גם בידוד עבור כבלים וחוטי חשמל. בשל עמידותם לקרינה מייננת, מוצרי פוליפרופילן נמצאים בשימוש נרחב ברפואה ובתעשייה הגרעינית. פוליאתילן, במיוחד פוליאתילן בלחץ גבוה, הוא פחות עמיד. לכן, הוא משמש לעתים קרובות יותר בייצור של מיכלים שונים (PET), יריעות, חומרי אריזה, סיבי בידוד תרמי.

בחירת החומר תהיה תלויה בסוג המוצר הספציפי ובמטרתו. פוליפרופילן קל יותר, מוצרים העשויים ממנו נראים ייצוגיים יותר, הם פחות מועדים לזיהום וקלים יותר לניקוי מפוליאתילן. אך בשל העלות הגבוהה של חומרי הגלם, עלות ייצור מוצרי פוליפרופילן גבוהה בסדר גודל. לדוגמה, עם אותם מאפייני ביצועים, אריזות פוליאתילן הן כמעט חצי מהמחיר.