วิธีการและพันธุ์ต่างๆ ในการสังเคราะห์โพลีเอทิลีน
(1) โพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ (LDPE)
เมื่อเติมออกซิเจนหรือเปอร์ออกไซด์ในปริมาณเล็กน้อยเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาลงในเอทิลีนบริสุทธิ์ อัดความดันประมาณ 202.6 กิโลปาสคาล และให้ความร้อนประมาณ 200 องศาเซลเซียส เอทิลีนจะเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันกลายเป็นพอลิเอทิลีนสีขาวคล้ายขี้ผึ้ง วิธีนี้มักเรียกว่ากระบวนการความดันสูงเนื่องจากสภาวะการทำงาน พอลิเอทิลีนที่ได้มีความหนาแน่น 0.915–0.930 กรัม/ซม³ และน้ำหนักโมเลกุลอยู่ในช่วง 15,000 ถึง 40,000 โครงสร้างโมเลกุลของมันแตกแขนงและหลวมมาก คล้ายกับโครงสร้างแบบ "ต้นไม้" ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้มีความหนาแน่นต่ำ จึงได้ชื่อว่าพอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ
(2) โพลีเอทิลีนความหนาแน่นปานกลาง (เอ็มดีพีอี)
กระบวนการผลิตด้วยความดันปานกลางเกี่ยวข้องกับการพอลิเมอไรเซชันของเอทิลีนภายใต้ความดัน 30–100 บรรยากาศ โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะออกไซด์ พอลิเอทิลีนที่ได้จะมีค่าความหนาแน่น 0.931–0.940 กรัม/ซม³ นอกจากนี้ MDPE ยังสามารถผลิตได้โดยการผสมพอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) กับ LDPE หรือโดยการโคพอลิเมอไรเซชันของเอทิลีนกับโคโมโนเมอร์ เช่น บิวทีน ไวนิลอะซิเตต หรืออะคริเลต
(3) โพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE)
ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันปกติ เอทิลีนจะถูกพอลิเมอไรซ์โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงประสานที่มีประสิทธิภาพสูง (สารประกอบออร์กาโนเมทัลลิกที่ประกอบด้วยอัลคิลอะลูมิเนียมและไทเทเนียมเตตระคลอไรด์) เนื่องจากกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาสูง ปฏิกิริยาพอลิเมอไรซ์จึงสามารถเสร็จสมบูรณ์ได้อย่างรวดเร็วที่ความดันต่ำ (0–10 บรรยากาศ) และอุณหภูมิต่ำ (60–75°C) จึงเป็นที่มาของชื่อกระบวนการความดันต่ำ พอลิเอทิลีนที่ได้จะมีโครงสร้างโมเลกุลเชิงเส้นที่ไม่แตกแขนง ซึ่งส่งผลให้มีความหนาแน่นสูง (0.941–0.965 กรัม/ซม³) เมื่อเทียบกับ LDPE แล้ว HDPE มีความทนทานต่อความร้อน คุณสมบัติทางกล และความทนทานต่อการแตกร้าวจากความเครียดทางสิ่งแวดล้อมที่เหนือกว่า
คุณสมบัติของโพลีเอทิลีน
โพลีเอทิลีนเป็นพลาสติกสีขาวขุ่นคล้ายขี้ผึ้ง โปร่งแสง ทำให้เป็นวัสดุฉนวนและหุ้มสายไฟและสายเคเบิลที่เหมาะสม ข้อดีหลักๆ ได้แก่:
(1) คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม: ความต้านทานฉนวนและความแข็งแรงของไดอิเล็กตริกสูง ค่าสภาพยอมทางไฟฟ้า (ε) และค่าแทนเจนต์การสูญเสียไดอิเล็กตริก (tanδ) ต่ำในช่วงความถี่กว้าง โดยมีการพึ่งพาความถี่น้อยที่สุด ทำให้เป็นไดอิเล็กตริกในอุดมคติสำหรับสายเคเบิลสื่อสาร
(2) คุณสมบัติทางกลที่ดี: ยืดหยุ่นแต่แข็งแรง ทนต่อการเสียรูปได้ดี
(3) ความต้านทานสูงต่อการเสื่อมสภาพจากความร้อน ความเปราะที่อุณหภูมิต่ำ และความเสถียรทางเคมี
(4) มีคุณสมบัติกันน้ำได้ดีเยี่ยมและดูดซับความชื้นได้น้อย โดยทั่วไปความต้านทานฉนวนจะไม่ลดลงเมื่อแช่ในน้ำ
(5) เนื่องจากเป็นวัสดุที่ไม่มีขั้ว จึงมีการซึมผ่านของก๊าซสูง โดย LDPE มีการซึมผ่านของก๊าซสูงที่สุดในบรรดาพลาสติก
(6) ความหนาแน่นจำเพาะต่ำทั้งหมดต่ำกว่า 1 LDPE โดดเด่นเป็นพิเศษที่ประมาณ 0.92 กรัม/ซม³ ในขณะที่ HDPE แม้จะมีความหนาแน่นสูงกว่า แต่ก็มีความหนาแน่นเพียงประมาณ 0.94 กรัม/ซม³
(7) คุณสมบัติการประมวลผลที่ดี: หลอมและทำให้เป็นพลาสติกได้ง่ายโดยไม่สลายตัว เย็นตัวเป็นรูปทรงได้ง่าย และสามารถควบคุมรูปทรงและขนาดของผลิตภัณฑ์ได้อย่างแม่นยำ
(8) สายเคเบิลที่ทำจากโพลีเอทิลีนมีน้ำหนักเบา ติดตั้งง่าย และต่อปลายสายได้ง่าย อย่างไรก็ตาม โพลีเอทิลีนก็มีข้อเสียหลายประการ ได้แก่ อุณหภูมิอ่อนตัวต่ำ ติดไฟง่าย และปล่อยกลิ่นคล้ายพาราฟินเมื่อถูกเผา มีความต้านทานต่อการแตกร้าวจากความเครียดทางสิ่งแวดล้อมและความต้านทานต่อการคืบตัวต่ำ จึงต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษเมื่อใช้โพลีเอทิลีนเป็นฉนวนหรือปลอกหุ้มสำหรับสายเคเบิลใต้น้ำหรือสายเคเบิลที่ติดตั้งในแนวดิ่งที่ลาดชัน
พลาสติกโพลีเอทิลีนสำหรับสายไฟและสายเคเบิล
(1) พลาสติกโพลีเอทิลีนฉนวนอเนกประสงค์
ผลิตจากเรซินโพลีเอทิลีนและสารต้านอนุมูลอิสระเท่านั้น
(2) พลาสติกโพลีเอทิลีนที่ทนต่อสภาพอากาศ
ส่วนประกอบหลักคือเรซินโพลีเอทิลีน สารต้านอนุมูลอิสระ และผงคาร์บอนแบล็ก ความทนทานต่อสภาพอากาศขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาค ปริมาณ และการกระจายตัวของผงคาร์บอนแบล็ก
(3) พลาสติกโพลีเอทิลีนที่ทนต่อการแตกร้าวจากความเครียดทางสิ่งแวดล้อม
ใช้โพลีเอทิลีนที่มีดัชนีการไหลของเนื้อหลอมเหลวต่ำกว่า 0.3 และมีการกระจายน้ำหนักโมเลกุลแคบ โพลีเอทิลีนอาจถูกเชื่อมโยงด้วยวิธีการฉายรังสีหรือวิธีการทางเคมีก็ได้
(4) พลาสติกโพลีเอทิลีนฉนวนแรงดันสูง
ฉนวนสายเคเบิลแรงดันสูงจำเป็นต้องใช้พลาสติกโพลีเอทิลีนบริสุทธิ์สูง เสริมด้วยสารรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าและเครื่องอัดรีดแบบพิเศษ เพื่อป้องกันการเกิดช่องว่าง ยับยั้งการปล่อยเรซิน และปรับปรุงความต้านทานต่อประกายไฟ ความต้านทานต่อการกัดกร่อนทางไฟฟ้า และความต้านทานต่อโคโรนา
(5) พลาสติกโพลีเอทิลีนกึ่งตัวนำ
ผลิตโดยการเติมผงคาร์บอนดำนำไฟฟ้าลงในโพลีเอทิลีน โดยทั่วไปจะใช้ผงคาร์บอนดำที่มีอนุภาคละเอียดและโครงสร้างสูง
(6) สารประกอบสายเคเบิลโพลีโอเลฟินเทอร์โมพลาสติกควันต่ำปราศจากฮาโลเจน (LSZH)
สารประกอบนี้ใช้เรซินโพลีเอทิลีนเป็นวัสดุพื้นฐาน โดยผสมผสานสารหน่วงไฟประสิทธิภาพสูงปราศจากฮาโลเจน สารลดควัน สารรักษาเสถียรภาพทางความร้อน สารต้านเชื้อรา และสารให้สี ผ่านกระบวนการผสม การทำให้เป็นพลาสติก และการขึ้นรูปเป็นเม็ด
โพลีเอทิลีนแบบเชื่อมโยง (XLPE)
ภายใต้การกระทำของรังสีพลังงานสูงหรือสารเชื่อมโยงโครงสร้างโมเลกุลเชิงเส้นของโพลีเอทิลีนจะเปลี่ยนไปเป็นโครงสร้างสามมิติ (โครงข่าย) ทำให้วัสดุเทอร์โมพลาสติกกลายเป็นเทอร์โมเซต เมื่อนำไปใช้เป็นฉนวนกันความร้อนXLPEสามารถทนต่ออุณหภูมิการทำงานต่อเนื่องได้ถึง 90°C และอุณหภูมิลัดวงจรที่ 170–250°C วิธีการเชื่อมโยงโครงสร้างประกอบด้วยการเชื่อมโยงทางกายภาพและทางเคมี การเชื่อมโยงด้วยการฉายรังสีเป็นวิธีการทางกายภาพ ในขณะที่สารเคมีที่ใช้ในการเชื่อมโยงโครงสร้างที่พบได้บ่อยที่สุดคือ DCP (ไดคูมิลเปอร์ออกไซด์)
วันที่เผยแพร่: 10 เมษายน 2568