دور البولي إيثيلين المتشابك في مركبات الخشب والبلاستيك المصنوعة من البولي فينيل كلوريد
باستخدام الأبواب والنوافذ البلاستيكية المخلوطة من البولي إيثيلين المكلور والبولي فينيل كلوريد، تتحسن المرونة والمتانة وأداء درجات الحرارة المنخفضة بشكل كبير، كما أن مقاومة الطقس ومقاومة الحرارة والاستقرار الكيميائي جيدة.
تتكون المواد المركبة من البلاستيك والألياف النباتية المصنوعة من PVC بشكل أساسي من راتنج PVC ومواد مالئة. ومن خلال مزجها مع الألياف النباتية، وتعديل تقنية التركيبة، والتعديل الفيزيائي باستخدام مُعدِّل CPE (البولي إيثيلين المكلور) (بتأثير تراكمي وتأثير تعديلي)، يمكن تحسين صلابة المنتج، ومتانته، وقوته، ومقاومته للحرارة، ومقاومته للاشتعال (ضمن النطاق المسموح به لمتطلبات الخصائص الفيزيائية، فكلما زاد محتوى الكلور في CPE، كان تأثير مقاومة الاشتعال أفضل)، وزيادة قوة الشد، وتحسين هشاشة PVC ومقاومته للزحف.
تختلف آلية تشكيل المواد المركبة من ألياف الخشب والبلاستيك بتقنية البثق اختلافًا كبيرًا عن آلية تشكيل المواد البلاستيكية العادية. فبما أن المكون الرئيسي للألياف النباتية هو السليلوز، الذي يحتوي على عدد كبير من مجموعات الهيدروكسيل، فإن هذه المجموعات تُشكل روابط هيدروجينية بين الجزيئات، مما يُكسب الألياف النباتية قطبية عالية وقدرة كبيرة على امتصاص الماء. في المقابل، فإن معظم المواد البلاستيكية الحرارية غير قطبية وكارهة للماء، لذا فإن التوافق بينهما ضعيف للغاية، وقوة الترابط عند السطح البيني ضئيلة، وكمية الألياف النباتية المستخدمة في الحشو كبيرة، مما يُضعف سيولة المادة وقابليتها للتشكيل، ويجعل عجنها وتشكيلها بالبثق أمرًا صعبًا. لذلك، كان لتحسين تركيبة المواد المركبة من الخشب والبلاستيك دورٌ هام في تحسين عملية التشكيل وأداء المنتج.
طُوِّر البولي إيثيلين المكلور (CPE) في البداية بسرعة كمُعدِّل للبولي فينيل كلوريد (PVC)، ولا يزال البولي فينيل كلوريد المُعدَّل أحد أهم مجالات تطبيق البولي إيثيلين المكلور. يتميز البولي إيثيلين المكلور بخصائص تعبئة ممتازة، ويمكن إضافة عدد كبير من الحشوات المختلفة لتحسين خصائص الشد والضغط والتشوه الدائم، وخفض التكاليف. كما تتحسن القيمة الاستخدامية للبولي فينيل كلوريد المُعدَّل.
في البرمجيات المُعدّلة بمادة CPE ومنتجات PVC الصلبة، يكون تأثير مقاومة اللهب بالغ الأهمية مقارنةً بالبوليمرات الأخرى مثل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين. تُعدّل العديد من منتجات PVC الصلبة باستخدام مُعدِّل CPE بنسبة كلور تبلغ 36%، وعادةً ما تُحقق أعلى مقاومة للصدمات من خلال CPE الذي تتوزع ذرات الكلور فيه عشوائيًا على السلسلة الرئيسية للبولي إيثيلين. لذلك، يُمكن تحسين هذا المُعدِّل بشكل كبير من حيث سهولة المعالجة، والتشتت، ومقاومة الصدمات.
تطبيق مادة CPE على طبقة عزل الأسلاك، والإطارات، والأحزمة
نظرًا لأن جزيء البولي إيثيلين المكلور (CPE) لا يحتوي على سلاسل مزدوجة، فإنه يتمتع بمقاومة جيدة للعوامل الجوية، ومقاومة للهب، وثبات حراري أفضل من البولي فينيل كلوريد (PVC)، بالإضافة إلى انخفاض تكلفته وأدائه الممتاز. يذوب في الهيدروكربونات العطرية والهيدروكربونات المهلجنة، ولا يذوب في الهيدروكربونات الأليفاتية، ويتحلل عند درجة حرارة أعلى من 170 درجة مئوية، ويطلق غاز كلوريد الهيدروجين. يتميز ببنية كيميائية مستقرة، ومقاومة ممتازة للتقادم، ومقاومة للهب، ومقاومة للبرودة، ومقاومة للعوامل الجوية، ولا يحتاج إلى تلوين، كما أنه مقاوم للمواد الكيميائية والأوزون، ويتمتع بعزل كهربائي جيد، بالإضافة إلى توافقه وسهولة معالجته، ويمكن مزجه مع البولي فينيل كلوريد (PVC) والبولي إيثيلين (PE) والبوليسترين (PS) والمطاط لتحسين خصائصه الفيزيائية.
البولي إيثيلين المكلور (CPE) نوع جديد من المواد الاصطناعية يتميز بخصائص ممتازة. فهو مُعدِّل ممتاز للصدمات في بلاستيك PVC، ومطاط صناعي ذو خصائص شاملة جيدة. له استخدامات واسعة النطاق، ويُستخدم على نطاق واسع في الكابلات، والأسلاك، والخراطيم، والأشرطة، ومنتجات المطاط والبلاستيك، ومواد منع التسرب، وأحزمة النقل المقاومة للهب، والأغشية العازلة للماء، والأفلام، والمواد المُشكَّلة المختلفة، وغيرها من المنتجات. يمكن أيضًا مزج البولي إيثيلين المكلور مع البولي بروبيلين، والبولي إيثيلين عالي ومنخفض الضغط، وABS، وغيرها، لتحسين مقاومة اللهب، ومقاومة التقادم، وأداء الطباعة لهذه المواد البلاستيكية. يُمكن اعتبار البولي إيثيلين المكلور بوليمرًا عشوائيًا من الإيثيلين، والبولي إيثيلين، و1،2-ثنائي كلورو الإيثيلين. سلسلته الجزيئية مشبعة، وذرات الكلور القطبية موزعة عشوائيًا. بفضل خصائصه الفيزيائية والكيميائية الممتازة، يُستخدم على نطاق واسع في صناعات الآلات والكهرباء، والصناعات الكيميائية، ومواد البناء، والتعدين. يتميز البولي إيثيلين المكلور (CPE) بمقاومة للحرارة والأوزون والعوامل الجوية، ومقاومة للشيخوخة أفضل من معظم أنواع المطاط، ومقاومة للزيوت أفضل من مطاط النتريل (ABR) والنيوبرين (CR)، ومقاومة للشيخوخة أفضل من كلوريد الفينيل الكلوروسلفوني (CSM)؛ ومقاومة للأحماض والقلويات والأملاح وغيرها من الخصائص المسببة للتآكل، وغير سام، ومثبط للهب، ولا يشكل خطر انفجار.
تطبيق CPE في الحبر
يمكن معالجة البولي إيثيلين المكلور عن طريق قولبة الحقن والقولبة بالبثق. ومع ذلك، نظرًا لاحتواء البولي إيثيلين المكلور على عدد كبير من ذرات الكلور، يجب إضافة نسبة معينة من مثبتات الحرارة ومضادات الأكسدة ومثبتات الضوء إليه قبل القولبة لحماية استقرار تركيبه وأدائه. كما تتوفر أنواع البولي إيثيلين المكلور منخفضة الكلور بتقنيتي القولبة الدورانية والقولبة بالنفخ.
يُستخدم البولي إيثيلين المكلور حاليًا بشكل أساسي كمُعدِّل لـ PVC وHDPE وMBS في صناعة المنتجات البلاستيكية. بعد مزج نسبة معينة من البولي إيثيلين المكلور مع راتنج كلوريد البولي فينيل، يُمكن بثقه إلى منتجات مثل الأنابيب والصفائح وطلاءات عزل الأسلاك والقطاعات والأغشية والأغشية القابلة للانكماش، باستخدام معدات معالجة PVC العامة. كما يُمكن استخدامه في الطلاء والقولبة بالضغط، والتصفيح، والربط، وغيرها من تطبيقات البلاستيك. عند استخدامه كمُعدِّل لـ PVC وPE، يُحسِّن أداء المنتج، ويزيد من مرونة ومتانة PVC، ويُحسِّن أدائه في درجات الحرارة المنخفضة، ويُقلِّل درجة حرارة التقصُّس إلى -40 درجة مئوية. كما يتميز بمقاومة فائقة للعوامل الجوية والحرارة والاستقرار الكيميائي مقارنةً بالمُعدِّلات الأخرى. أما عند استخدامه كمُعدِّل لـPE، فيُحسِّن قابلية الطباعة ومقاومة اللهب ومرونة المنتجات، ويزيد من كثافة رغوة PE.
راتنج البولي إيثيلين المكلور نوع جديد من المواد الاصطناعية يتميز بخصائص ممتازة. فهو مُعدِّل ممتاز للصدمات في بلاستيك PVC، ومطاط صناعي ذو خصائص شاملة جيدة. وله استخدامات واسعة النطاق، حيث يُستخدم على نطاق واسع في الكابلات والأسلاك والخراطيم والأشرطة ومنتجات المطاط والبلاستيك ومواد منع التسرب وأحزمة النقل المقاومة للهب، بالإضافة إلى الأغشية والأفلام المقاومة للماء، والعديد من المواد المُشكَّلة، وغيرها من المنتجات. ويمكن مزج البولي إيثيلين المكلور مع البولي بروبيلين، والبولي إيثيلين عالي ومنخفض الضغط، وABS، وغيرها، لتحسين مقاومة اللهب والتقادم وأداء الطباعة لهذه المواد البلاستيكية. ويمكن اعتبار البولي إيثيلين المكلور بوليمرًا عشوائيًا من الإيثيلين والبولي إيثيلين و1،2-ثنائي كلورو الإيثيلين. سلسلته الجزيئية مشبعة، وذرات الكلور القطبية موزعة عشوائيًا. ونظرًا لخصائصه الفيزيائية والكيميائية الممتازة، يُستخدم على نطاق واسع في الآلات والكهرباء.
تُستخدم مادة البولي إيثيلين المكلور (CPE) في الصناعات الكيميائية ومواد البناء والتعدين. تتميز بمقاومة عالية للحرارة والأوزون والعوامل الجوية، ومقاومة للتقادم أفضل من معظم أنواع المطاط، ومقاومة للزيوت أفضل من مطاط النتريل (ABR) والنيوبرين (CR)، ومقاومة للتقادم أفضل من كلوريد الفينيل الكلوروسلفوني (CSM). كما أنها مقاومة للأحماض والقلويات والأملاح وغيرها من المواد المسببة للتآكل، وغير سامة، ومثبطة للهب، ولا تشكل خطرًا للانفجار.
يستخدم بشكل رئيسي في: الأسلاك والكابلات (كابلات مناجم الفحم، والأسلاك المحددة في معايير UL و VDE)، والخراطيم الهيدروليكية، وخراطيم السيارات، والأشرطة، والصفائح المطاطية، وتعديل أنابيب PVC، والمواد المغناطيسية، وتعديل ABS، إلخ.
تطبيق CPE في الأفلام
1. تُعدّ الملدنات ومضادات الأكسدة المستخدمة في المطاط والبلاستيك أكثر فعالية في البولي فينيل كلوريد شبه الصلب واللين، وخاصةً في قولبة الحقن والمنتجات المُعالجة ثانويًا. يُستخدم البولي إيثيلين المُكربن (CPE) كملدّن للبولي فينيل كلوريد، فهو لا يبهت لونه، ولا يهاجر، ولا يُستخلص، كما أنه مقاوم للأوزون والتآكل، ويتمتع بتوافق جيد. عند صناعة الأغشية، والجلود الصناعية، ونعال الأحذية، والخراطيم، وما إلى ذلك، يُمكنه زيادة النعومة، وقابلية التلوين، وإطالة عمر المنتجات. يُستخدم في تصنيع أنابيب مقاومة للتآكل، وأسلاك، وصفائح، وأجزاء مضغوطة لحقول النفط، وسعره أقل بنسبة 30% إلى 40% من أنواع البولي فينيل كلوريد المُعدّلة الأخرى. يُمكن صنع رغوة مقاومة للهب والبرودة والصدمات عن طريق مزج البولي إيثيلين المُكربن مع البولي إيثيلين والبولي بروبيلين، وأداؤها أفضل من رغوة البولي يوريثان والبوليسترين. يُمكن استخدام البولي إيثيلين المُكربن كملدّن دائم لـ ABS، وAS، وPS، وما إلى ذلك، لإنتاج أغلفة الأجهزة المنزلية، والبطانات، وقطع غيار السيارات، والملحقات الإلكترونية والكهربائية، والأشرطة المقاومة للهب، مما يُقلل التكاليف.
٢. يُستخدم البولي إيثيلين المكلور (CPE) في المواد المركبة المطاطية، وهو نوع خاص من المطاط الصناعي ذو أداء ممتاز، ومناسب بشكل خاص للأسلاك والكابلات التي تتطلب مقاومة عالية للحرارة، ومقاومة للهب، وخصائص كهربائية ممتازة، بالإضافة إلى أحزمة النقل المقاومة للهب. كما يُستخدم في خطوط أنابيب النفط، وأغشية العزل المائي للمباني، وبطانات المعدات الكيميائية، وغيرها. يتميز المطاط المُفلكن المصنوع من مادة CPE المرنة بتفوقه على النيوبرين من حيث مقاومة التآكل، والخصائص العازلة، ومقاومة الحرارة، ومقاومة التقادم، ومقاومة الزيوت، وغيرها. وعلى غرار المطاط العادي، فإن تكلفته أقل من تكلفة النيوبرين ومطاط النتريل، ويمكن استخدامه في صناعة الأسلاك والكابلات، وقطع غيار السيارات، والخراطيم المقاومة للحرارة العالية والزيوت، وغيرها. وتُشابه مقاومة الغازات في CPE مقاومة المطاط المكلور. علاوة على ذلك، يُستخدم CPE على نطاق واسع في مختلف المنتجات المطاطية.
3. يتميز مزيج البولي إيثيلين المكلور (CPE) من البولي إيثيلين المكلور/الستايرين/الأكريلونيتريل بمقاومة عالية للصدمات، ومقاومة للاشتعال، ومقاومة للعوامل الجوية، ومقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة، ويمكنه منافسة البولي إيثيلين ستايرين (ABS) في مجال استخدامه. كما يتميز مزيج البولي إيثيلين المكلور/الستايرين/حمض الميثاكريليك بقوة صدمات عالية، وشفافية، وثبات في الظروف الجوية المختلفة. ويمكن تحسين خصائص البولي إيثيلين المكلور الشاملة عند مزجه مع مطاط النتريل بوتادين (NBR)، مما يتيح استخدامه في إنتاج خراطيم مطاطية مقاومة للزيوت. ويمكن استخدام البولي إيثيلين المكلور مع مطاط الستايرين بوتادين (SBR) لإنتاج خراطيم مطاطية وأغشية عازلة للماء؛ وعند استخدامه مع المطاط للأغراض العامة، يمكن استخدامه في منتجات مطاطية مثل أغطية المطر، وإطارات الدراجات الملونة، وقنوات التهوية المقاومة للاشتعال، والكابلات. في اليابان، يُخلط البولي إيثيلين المكلور في الغالب مع المطاط والمواد البلاستيكية لتحسين أداء التصنيع، ومظهر المنتج، وجودته الداخلية. ومع زيادة إنتاج البولي إيثيلين المكلور وتحسين تقنيات التصنيع، أصبح من الممكن أيضًا إنتاج مزيج البولي إيثيلين المكلور/إيثيلين فينيل أسيتات (CPE/EVA)، والذي يتميز بثبات أبعاده الجيد، ويُستخدم في إنتاج ألواح تُحفظ في درجات حرارة منخفضة. يستخدم CPE/الستايرين المكلور في صناعة العوازل الكهربائية، والرغوات المقاومة للهب، والطلاءات، وما إلى ذلك.
٤. يمكن استخدام البولي إيثيلين المكلور (CPE) في الطلاءات الخاصة والأغشية العازلة للماء، مثل الطلاءات المقاومة للتآكل، والطلاءات المقاومة للتلوث، والطلاءات العازلة للماء، وغيرها، كبديل للطلاءات الأخرى. يُخلط البولي إيثيلين المكلور مع البولي فينيل كلوريد (PVC) لصنع غشاء عازل للماء، وهو مادة عازلة للماء متوسطة الجودة. تتشابه مقاومته للعوامل الجوية والأوزون واللهب مع أغشية مطاط الإيثيلين-بروبيلين عالية الجودة، كما أنه منخفض التكلفة وذو أداء إنشائي جيد. يمكن إذابة البولي إيثيلين المكلور في المذيبات الشائعة لصنع طلاءات مقاومة للتآكل. بعد خلط البولي إيثيلين المكلور مع الأسفلت، يُستخدم غالبًا في تصنيع طلاءات عازلة للماء للأسقف ذات أداء أفضل.
٥. البولي إيثيلين عالي الكلورة: يحتوي البولي إيثيلين عالي الكلورة على نسبة كلور تتراوح بين ٦١٪ و٧٥٪. وهو منتج صلب، مقاوم للحرارة، وذو قوة عالية، يشبه الزجاج، كمادة مُشكِّلة للأغشية ذات خصائص ممتازة. يمكن مزجه مع طلاء الألكيد، وراتنج الإيبوكسي، والفينول، والبوليستر غير المشبع، والبولي أكريلات، وغيرها، لصنع طلاءات مضادة للتآكل ذات استقرار كيميائي جيد. يتميز بمقاومة اللهب، والتآكل، والعوامل الجوية، والمرونة، وهي جميعها أفضل من المطاط المكلور. يُعد بديلاً للمطاط المكلور. يتمتع البولي إيثيلين عالي الكلورة بخصائص التصاق جيدة بالمعادن والخرسانة، مما يجعله ذا تأثير وقائي فعال على هذه المواد. كما يتميز بقابلية امتزاج جيدة مع الأصباغ العضوية وغير العضوية، ويمكن استخدامه لصنع طلاءات مقاومة للهب.
٦. تطبيقات أخرى: إضافة مادة CPE إلى زيت الوقود تُخفض درجة تجمده، كما أن إضافات زيت التروس تُحسّن مقاومته للضغط. إضافة مادة CPE إلى زيوت القطع والحفر تُطيل عمر الأدوات. إضافةً إلى ذلك، تُستخدم مادة CPE في مُليّنات الجلود ومُكثّفات أحبار الطباعة، وغيرها، ويتسع نطاق استخداماتها باستمرار.
ما هو دور إضافة البولي إيثيلين المكلور في إنتاج البلاستيك؟
البولي إيثيلين المكلور (CPE) مادة بوليمرية مشبعة، تظهر على شكل مسحوق أبيض، غير سامة وعديمة الرائحة، تتميز بمقاومة ممتازة للعوامل الجوية، والأوزون، والمواد الكيميائية، والتقادم، بالإضافة إلى مقاومتها الجيدة للزيوت، ومقاومتها للاشتعال، وقدرتها على التلوين. كما تتميز بمتانتها العالية (تبقى مرنة حتى -30 درجة مئوية)، وتوافقها الجيد مع المواد البوليمرية الأخرى، وارتفاع درجة حرارة تحللها، حيث ينتج عن تحللها حمض الهيدروكلوريك (HCl)، الذي يحفز تفاعل إزالة الكلور من البولي إيثيلين المكلور. يُصنع البولي إيثيلين المكلور من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) عبر تفاعل استبدال الكلور. وبحسب تركيبه واستخداماته، يُصنف البولي إيثيلين المكلور إلى نوعين: البولي إيثيلين المكلور الراتنجي (CPE) والبولي إيثيلين المكلور المطاطي (CM). إضافةً إلى استخدامها منفردةً، يمكن مزج الراتنجات الحرارية مع كلوريد البولي فينيل (PVC)، والبولي إيثيلين (PE)، والبولي بروبيلين (PP)، والبوليسترين (PS)، وABS، وحتى البولي يوريثان (PU). في صناعة المطاط، يُستخدم البولي إيثيلين المُكلور (CPE) كمطاط خاص عالي الأداء والجودة، كما يُمكن استخدامه مع مطاط الإيثيلين بروبيلين (EPR)، ومطاط البوتيل (IIR)، ومطاط النتريل (NBR)، والبولي إيثيلين المُكلور سلفونات (CSM)، وغيرها من أنواع المطاط المُختلط.
