પોલિઇથિલિન સંશ્લેષણ પદ્ધતિઓ અને જાતો
(1) ઓછી ઘનતાવાળી પોલિઇથિલિન (એલડીપીઇ)
જ્યારે શુદ્ધ ઇથિલિનમાં પ્રારંભિક તરીકે ઓક્સિજન અથવા પેરોક્સાઇડની થોડી માત્રા ઉમેરવામાં આવે છે, લગભગ 202.6 kPa સુધી સંકુચિત થાય છે, અને લગભગ 200°C સુધી ગરમ થાય છે, ત્યારે ઇથિલિન સફેદ, મીણ જેવા પોલિઇથિલિનમાં પોલિમરાઇઝ થાય છે. આ પદ્ધતિને સામાન્ય રીતે કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓને કારણે ઉચ્ચ-દબાણ પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પરિણામી પોલિઇથિલિનની ઘનતા 0.915–0.930 g/cm³ અને પરમાણુ વજન 15,000 થી 40,000 સુધી હોય છે. તેનું પરમાણુ માળખું ખૂબ જ ડાળીઓવાળું અને છૂટું હોય છે, જે "વૃક્ષ જેવું" રૂપરેખાંકન જેવું લાગે છે, જે તેની ઓછી ઘનતા માટે જવાબદાર છે, તેથી તેનું નામ ઓછી ઘનતા પોલિઇથિલિન છે.
(2) મધ્યમ ઘનતાવાળી પોલિઇથિલિન (એમડીપીઇ)
મધ્યમ-દબાણ પ્રક્રિયામાં મેટલ ઓક્સાઇડ ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરીને 30-100 વાતાવરણ હેઠળ ઇથિલિનનું પોલિમરાઇઝેશન શામેલ છે. પરિણામી પોલિઇથિલિનની ઘનતા 0.931–0.940 g/cm³ છે. MDPE ઉચ્ચ-ઘનતા પોલિઇથિલિન (HDPE) ને LDPE સાથે મિશ્રિત કરીને અથવા બ્યુટીન, વિનાઇલ એસિટેટ અથવા એક્રેલેટ્સ જેવા કોમોનોમર્સ સાથે ઇથિલિનના કોપોલિમરાઇઝેશન દ્વારા પણ ઉત્પન્ન કરી શકાય છે.
(૩) ઉચ્ચ ઘનતાવાળી પોલિઇથિલિન (HDPE)
સામાન્ય તાપમાન અને દબાણની સ્થિતિમાં, ઇથિલિનને અત્યંત કાર્યક્ષમ સંકલન ઉત્પ્રેરક (આલ્કીલાએલ્યુમિનિયમ અને ટાઇટેનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડથી બનેલા ઓર્ગેનોમેટાલિક સંયોજનો) નો ઉપયોગ કરીને પોલિમરાઇઝ કરવામાં આવે છે. ઉચ્ચ ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિને કારણે, પોલિમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયા ઓછા દબાણ (0-10 atm) અને ઓછા તાપમાન (60-75°C) પર ઝડપથી પૂર્ણ થઈ શકે છે, તેથી તેને લો-પ્રેશર પ્રક્રિયા નામ આપવામાં આવ્યું છે. પરિણામી પોલિઇથિલિનમાં શાખા વગરની, રેખીય પરમાણુ રચના હોય છે, જે તેની ઉચ્ચ ઘનતા (0.941-0.965 g/cm³) માં ફાળો આપે છે. LDPE ની તુલનામાં, HDPE શ્રેષ્ઠ ગરમી પ્રતિકાર, યાંત્રિક ગુણધર્મો અને પર્યાવરણીય તાણ-ક્રેકીંગ પ્રતિકાર દર્શાવે છે.
પોલિઇથિલિનના ગુણધર્મો
પોલિઇથિલિન એ દૂધિયું-સફેદ, મીણ જેવું, અર્ધ-પારદર્શક પ્લાસ્ટિક છે, જે તેને વાયર અને કેબલ માટે આદર્શ ઇન્સ્યુલેશન અને આવરણ સામગ્રી બનાવે છે. તેના મુખ્ય ફાયદાઓમાં શામેલ છે:
(1) ઉત્તમ વિદ્યુત ગુણધર્મો: ઉચ્ચ ઇન્સ્યુલેશન પ્રતિકાર અને ડાઇલેક્ટ્રિક શક્તિ; ઓછી પરવાનગી (ε) અને ડાઇલેક્ટ્રિક લોસ ટેન્જેન્ટ (tanδ), વિશાળ આવર્તન શ્રેણીમાં, ન્યૂનતમ આવર્તન નિર્ભરતા સાથે, તેને સંચાર કેબલ માટે લગભગ એક આદર્શ ડાઇલેક્ટ્રિક બનાવે છે.
(2) સારા યાંત્રિક ગુણધર્મો: લવચીક છતાં કઠિન, સારા વિકૃતિ પ્રતિકાર સાથે.
(3) થર્મલ વૃદ્ધત્વ, નીચા-તાપમાન બરડપણું અને રાસાયણિક સ્થિરતા માટે મજબૂત પ્રતિકાર.
(૪) ઓછા ભેજ શોષણ સાથે ઉત્તમ પાણી પ્રતિકાર; પાણીમાં ડૂબાડવાથી ઇન્સ્યુલેશન પ્રતિકાર સામાન્ય રીતે ઘટતો નથી.
(5) બિન-ધ્રુવીય સામગ્રી તરીકે, તે ઉચ્ચ વાયુ અભેદ્યતા દર્શાવે છે, જેમાં પ્લાસ્ટિકમાં LDPE સૌથી વધુ વાયુ અભેદ્યતા ધરાવે છે.
(૬) ઓછી ચોક્કસ ગુરુત્વાકર્ષણ, બધું ૧ થી નીચે. LDPE ખાસ કરીને આશરે ૦.૯૨ ગ્રામ/સેમી³ પર નોંધપાત્ર છે, જ્યારે HDPE, તેની ઊંચી ઘનતા હોવા છતાં, ફક્ત ૦.૯૪ ગ્રામ/સેમી³ ની આસપાસ છે.
(૭) સારા પ્રોસેસિંગ ગુણધર્મો: વિઘટન વિના ઓગળવા અને પ્લાસ્ટિસાઇઝ કરવામાં સરળ, આકારમાં સરળતાથી ઠંડુ થાય છે, અને ઉત્પાદન ભૂમિતિ અને પરિમાણો પર ચોક્કસ નિયંત્રણની મંજૂરી આપે છે.
(૮) પોલિઇથિલિનથી બનેલા કેબલ હળવા, સ્થાપિત કરવામાં સરળ અને બંધ કરવામાં સરળ હોય છે. જોકે, પોલિઇથિલિનમાં પણ ઘણી ખામીઓ છે: નીચું નરમ તાપમાન; જ્વલનશીલતા, બળી જાય ત્યારે પેરાફિન જેવી ગંધ ઉત્સર્જિત કરે છે; નબળી પર્યાવરણીય તાણ-ક્રેકીંગ પ્રતિકાર અને ક્રીપ પ્રતિકાર. સબમરીન કેબલ અથવા સીધા ઊભી ટીપાંમાં સ્થાપિત કેબલ માટે ઇન્સ્યુલેશન અથવા આવરણ તરીકે પોલિઇથિલિનનો ઉપયોગ કરતી વખતે ખાસ ધ્યાન આપવું જરૂરી છે.
વાયર અને કેબલ્સ માટે પોલિઇથિલિન પ્લાસ્ટિક
(૧) સામાન્ય હેતુનું ઇન્સ્યુલેશન પોલિઇથિલિન પ્લાસ્ટિક
ફક્ત પોલિઇથિલિન રેઝિન અને એન્ટીઑકિસડન્ટોથી બનેલું.
(2) હવામાન-પ્રતિરોધક પોલિઇથિલિન પ્લાસ્ટિક
મુખ્યત્વે પોલિઇથિલિન રેઝિન, એન્ટીઑકિસડન્ટો અને કાર્બન બ્લેકથી બનેલું છે. હવામાન પ્રતિકાર કાર્બન બ્લેકના કણોના કદ, સામગ્રી અને વિક્ષેપ પર આધાર રાખે છે.
(૩) પર્યાવરણીય તાણ-તિરાડ પ્રતિરોધક પોલિઇથિલિન પ્લાસ્ટિક
0.3 થી નીચે મેલ્ટ ફ્લો ઇન્ડેક્સ અને સાંકડી મોલેક્યુલર વજન વિતરણ સાથે પોલિઇથિલિનનો ઉપયોગ કરે છે. પોલિઇથિલિનને ઇરેડિયેશન અથવા રાસાયણિક પદ્ધતિઓ દ્વારા પણ ક્રોસલિંક કરી શકાય છે.
(૪) હાઇ-વોલ્ટેજ ઇન્સ્યુલેશન પોલિઇથિલિન પ્લાસ્ટિક
હાઇ-વોલ્ટેજ કેબલ ઇન્સ્યુલેશન માટે અલ્ટ્રા-પ્યોર પોલિઇથિલિન પ્લાસ્ટિકની જરૂર પડે છે, જેમાં વોલ્ટેજ સ્ટેબિલાઇઝર્સ અને વિશિષ્ટ એક્સટ્રુડર્સનો સમાવેશ થાય છે જેથી ખાલીપણું અટકાવી શકાય, રેઝિન ડિસ્ચાર્જ દબાવી શકાય અને ચાપ પ્રતિકાર, વિદ્યુત ધોવાણ પ્રતિકાર અને કોરોના પ્રતિકારમાં સુધારો થાય.
(5) અર્ધવાહક પોલિઇથિલિન પ્લાસ્ટિક
પોલિઇથિલિનમાં વાહક કાર્બન બ્લેક ઉમેરીને ઉત્પન્ન થાય છે, સામાન્ય રીતે સૂક્ષ્મ-કણ, ઉચ્ચ-માળખાવાળા કાર્બન બ્લેકનો ઉપયોગ કરીને.
(6) થર્મોપ્લાસ્ટિક લો-સ્મોક ઝીરો-હેલોજન (LSZH) પોલીઓલેફિન કેબલ કમ્પાઉન્ડ
આ સંયોજન પોલિઇથિલિન રેઝિનનો ઉપયોગ બેઝ મટિરિયલ તરીકે કરે છે, જેમાં ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળા હેલોજન-મુક્ત જ્યોત પ્રતિરોધકો, ધુમાડો દબાવનારા, થર્મલ સ્ટેબિલાઇઝર્સ, એન્ટિફંગલ એજન્ટો અને કલરન્ટ્સનો સમાવેશ થાય છે, જે મિશ્રણ, પ્લાસ્ટિસાઇઝેશન અને પેલેટાઇઝેશન દ્વારા પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.
ક્રોસલિંક્ડ પોલિઇથિલિન (XLPE)
ઉચ્ચ-ઊર્જા કિરણોત્સર્ગ અથવા ક્રોસલિંકિંગ એજન્ટોની ક્રિયા હેઠળ, પોલિઇથિલિનનું રેખીય પરમાણુ માળખું ત્રિ-પરિમાણીય (નેટવર્ક) માળખામાં રૂપાંતરિત થાય છે, થર્મોપ્લાસ્ટિક સામગ્રીને થર્મોસેટમાં રૂપાંતરિત કરે છે. જ્યારે ઇન્સ્યુલેશન તરીકે ઉપયોગ થાય છે,એક્સએલપીઇ90°C સુધીના સતત કાર્યકારી તાપમાન અને 170–250°C ના શોર્ટ-સર્કિટ તાપમાનનો સામનો કરી શકે છે. ક્રોસલિંકિંગ પદ્ધતિઓમાં ભૌતિક અને રાસાયણિક ક્રોસલિંકિંગનો સમાવેશ થાય છે. ઇરેડિયેશન ક્રોસલિંકિંગ એક ભૌતિક પદ્ધતિ છે, જ્યારે સૌથી સામાન્ય રાસાયણિક ક્રોસલિંકિંગ એજન્ટ DCP (ડાયક્યુમાઇલ પેરોક્સાઇડ) છે.
પોસ્ટ સમય: એપ્રિલ-૧૦-૨૦૨૫