پلی‌اتیلن چگالی بالا یک پلیمر ترموپلاستیک است که از نفت مشتق شده و فرمول شیمیایی عمومی آن (C2H4)n است. فرمول HDPE نمایانگر واحد مونومری تکراری اتیلن است و زنجیره مولکولی پلی‌اتیلن را تشکیل می‌دهد. HDPE از دیگر انواع پلی‌اتیلن متمایز است زیرا فراوانی شاخه‌زنی زنجیره‌های جانبی آن نسبت به سایر انواع پلی‌اتیلن کمتر است، به طوری که فیلم پلی اتیلن معمولاً به عنوان یک زنجیره "خطی" شناخته می‌شود. این ساختار خطی به HDPE اجازه می‌دهد که بیشتر به هم فشرده شود و دلیل ویژگی‌های شگفت‌انگیز آن است.

ساختار

ساختار پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) به‌طور مشخص با زنجیره‌های بلند خطی از واحدهای تکراری اتیلن (–CH₂–CH₂–) با شاخه‌زنی کم یا ناچیز شناخته می‌شود. این پیکربندی خطی به زنجیره‌های پلیمر اجازه می‌دهد که به‌طور فشرده در کنار هم قرار گیرند، که منجر به درجه بالایی از بلورینگی (تا 80-90%) و چیدمان مولکولی متراکم می‌شود. ساختار فشرده باعث تقویت نیروهای واندروالسی بین مولکول‌ها می‌شود که به HDPE استحکام کششی، سختی و مقاومت شیمیایی بالایی می‌دهد. نبود شاخه‌زنی، که از طریق روش‌های پلیمریزاسیون مانند کاتالیزور زیگلر-ناتا یا متالوسن بدست می‌آید، ویژگی‌ای است که HDPE را از دیگر انواع پلی‌اتیلن مانند پلی‌اتیلن با چگالی پایین (LDPE) متمایز می‌کند. این ساختار فشرده و سازمان‌یافته، HDPE را به یک ماده مقاوم و بادوام تبدیل کرده که در کاربردهای صنعتی و مصرفی به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شود.

خواص

• نسبت مقاومت به چگالی بالا: HDPE سبک است اما استحکام کششی عالی دارد که آن را برای کاربردهای سنگین مناسب می‌سازد.
• مقاومت شیمیایی: در برابر طیف وسیعی از مواد شیمیایی، اسیدها و بازها مقاوم است و دوام آن را در محیط‌های خورنده تضمین می‌کند.
• جذب رطوبت کم: جذب آب پایین HDPE اطمینان می‌دهد که در کاربردهای مستعد رطوبت مؤثر است.
• انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر ضربه: HDPE در برابر ضربه و استرس‌های محیطی مقاومت دارد، حتی در شرایط شدید.
• مقاومت حرارتی: HDPE در یک محدوده دمایی وسیع به‌خوبی مقاومت می‌کند که آن را برای استفاده‌های خارجی و صنعتی ایده‌آل می‌سازد.

کاربردها

پلاستیک HDPE در فهرستی از کاربردها استفاده می‌شود، زیرا هم‌اکنون یکی از متنوع‌ترین مواد پلاستیکی در سطح جهانی است. استحکام، مقاومت در برابر ضربه و خوردگی، پروفایل شیمیایی و سایر ویژگی‌های ارزشمند آن را به ماده‌ای ایده‌آل برای صنایع مختلف تبدیل کرده است. در زیر برخی از کاربردهای فراوان پلاستیک HDPE آورده شده است:

• لوله‌های مقاوم در برابر خوردگی، ورق HDPE و مواد اولیه
• مخازن سوخت
• ظروف غذا و نوشیدنی، بطری‌های پلاستیکی، لیوان‌ها و غیره
• بطری‌های شامپو/کاندیشنر، لوله‌های پماد، ظروف محصولات مراقبت شخصی و غیره
• سطل‌های زباله، سطل‌های بازیافتی، ظروف پلاستیکی و غیره
• کیسه‌های نان، روکش‌های جعبه غلات، ظروف ذخیره‌سازی غذا و غیره
• بطری‌های مواد شوینده لباسشویی
• چوب و کامپوزیت‌های پلاستیکی بازیافتی
• تجهیزات پزشکی
• فیلامنت چاپ سه‌بعدی
• اجزای قایق
• عایق‌های کابل کواکسیال
• شبکه‌های فاضلاب
• اجزای آتش‌بازی
• و بسیاری از کاربردهای دیگر.

مزایا

• نسبت بالای استحکام به وزن
• ضریب اصطکاک کم و جذب رطوبت پایین
• استحکام بالای ضربه، مقاوم در برابر فرورفتگی و خش
• مقاوم در برابر قارچ، کپک، پوسیدگی، اسیدها/بازها، خاک و شرایط جوی
• مقاوم در برابر مواد شیمیایی، آب، حلال‌ها، اسیدها، مواد شوینده و مایعات تمیزکننده
• در هنگام گرم شدن بسیار قابل شکل‌پذیر است و انقباض متوسط تا کم دارد
• به راحتی قابل بازیافت
• می‌توان آن را با جوشیدن استریل کرد، به‌خوبی باکتری‌ها را نگه نمی‌دارد و ضدعفونی‌کننده‌ای مناسب برای ماشین ظرف‌شویی است
• جایگزینی برای مواد سنگین در برخی کاربردها
• مقرون‌به‌صرفه

معایب

• در برخی اشکال، ممکن است قابل اشتعال باشد زیرا محصولی مبتنی بر نفت است
• انبساط حرارتی بالا
• ضعیف در برابر اکسیدکننده‌ها و هیدروکربن‌های کلرینه شده
• اتصال به سختی انجام می‌شود
• حساس به ترک‌خوردگی ناشی از استرس در محیط‌های غیرمناسب