पीई प्लास्टिक कच्चा माल

पीई कच्चे माल: विशेषताओं, उत्पादन और विविध अनुप्रयोगों के साथ सार्वभौमिक प्लास्टिक

पीई (पॉलीइथाइलीन) एथिलीन मोनोमर्स से पॉलीमराइज़ किया गया एक थर्मोप्लास्टिक रेज़िन है। दुनिया के सबसे बड़े सामान्य प्रयोजन वाले प्लास्टिक के रूप में, 1930 के दशक में औद्योगीकरण के बाद से, अपने उत्कृष्ट व्यापक प्रदर्शन, कम लागत और व्यापक प्रयोज्यता के कारण, इसने उत्पादन और जीवन के विभिन्न क्षेत्रों में प्रवेश किया है। रोज़मर्रा के शॉपिंग बैग से लेकर औद्योगिक पाइपलाइनों तक, खाद्य पैकेजिंग से लेकर कृषि फिल्म तक, पीई अपने अनूठे लाभों के साथ आधुनिक समाज में एक अनिवार्य बुनियादी सामग्री बन गई है, जिसने पॉलिमर सामग्री उद्योग के विकास को बढ़ावा दिया है।

1、 पीई की आणविक संरचना और मुख्य विशेषताएं

पीई की आणविक संरचना रैखिक या शाखित कार्बन हाइड्रोजन श्रृंखलाओं वाली होती है, जिनकी पुनरावृत्ति इकाइयाँ - चौधरी₂ - चौधरी₂ - होती हैं। आणविक श्रृंखलाओं की नियमितता और शाखाओं की मात्रा उनके प्रदर्शन में अंतर निर्धारित करती है। आणविक संरचना के अनुसार, इसे निम्न-घनत्व पॉलीएथिलीन (एलडीपीई), उच्च-घनत्व पॉलीएथिलीन (एचडीपीई), और रैखिक निम्न-घनत्व पॉलीएथिलीन (एलएलडीपीई) में विभाजित किया जा सकता है।

एलडीपीई आण्विक श्रृंखला में उच्च शाखाकरण और कम क्रिस्टलीयता (50% -60%) होती है, जिससे यह अच्छा लचीलापन और पारदर्शिता प्रदान करती है। इसका घनत्व 0.91-0.925 ग्राम/सेमी ³, मुलायम स्पर्श, उत्कृष्ट निम्न तापमान प्रतिरोध है, और -60 डिग्री सेल्सियस पर भी अपनी मजबूती बनाए रख सकती है। एचडीपीई में उच्च आण्विक श्रृंखला नियमितता होती है, जिसकी क्रिस्टलीयता 80% -95% और घनत्व 0.941-0.965 ग्राम/सेमी ³ होता है। इसमें एलडीपीई की तुलना में प्रबल कठोरता, उच्च शक्ति, बेहतर कठोरता और घिसाव प्रतिरोध होता है, लेकिन लचीलापन थोड़ा कम होता है। एलएलडीपीई एथिलीन और अल्फा ओलेफिन के सहबहुलकीकरण द्वारा छोटी शाखित श्रृंखलाएँ बनाता है, जो एलडीपीई के लचीलेपन को एचडीपीई की शक्ति के साथ जोड़ती है, और इसमें उत्कृष्ट विदारक और छिद्रण प्रतिरोध होता है।

पीई में समग्र रूप से उत्कृष्ट विशेषताएँ हैं: इसमें अच्छी रासायनिक स्थिरता होती है, यह अम्ल, क्षार, लवण और अधिकांश कार्बनिक सॉल्वैंट्स के प्रति प्रतिरोधी है, और कमरे के तापमान पर मजबूत ऑक्सीडेंट के अलावा अन्य पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है; उत्कृष्ट विद्युत रोधन, कम परावैद्युत स्थिरांक, तारों और केबलों की रोधन परतों के लिए उपयुक्त; अच्छा प्रसंस्करण प्रदर्शन, ब्लो मोल्डिंग, इंजेक्शन मोल्डिंग, एक्सट्रूज़न आदि प्रक्रियाओं के माध्यम से निर्मित किया जा सकता है, और इसमें एक विस्तृत प्रसंस्करण तापमान सीमा और कम ऊर्जा खपत होती है; गैर विषैले और गंधहीन, खाद्य संपर्क मानकों के अनुरूप, खाद्य पैकेजिंग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालाँकि, पीई का तापमान प्रतिरोध सीमित होता है और आमतौर पर -40-60 ℃ के तापमान पर उपयोग किया जाता है। यह ऑक्सीकरण और उम्र बढ़ने के लिए प्रवण होता है, और इसमें एंटीऑक्सीडेंट जोड़कर सुधार की आवश्यकता होती है।

2、 पीई की उत्पादन प्रक्रिया और कच्चे माल के स्रोत

पीई उत्पादन में मुख्य कच्चे माल के रूप में एथिलीन का उपयोग किया जाता है, जो मुख्य रूप से पेट्रोलियम क्रैकिंग (नेफ्था क्रैकिंग) और प्राकृतिक गैस प्रसंस्करण (एथेन डीहाइड्रोजनीकरण) से प्राप्त होता है। हाल के वर्षों में, बायोमास किण्वन तकनीक के माध्यम से जैव-आधारित एथिलीन का उत्पादन किया गया है, जिससे पीई के हरितीकरण की संभावनाएँ पैदा हुई हैं। विभिन्न पीई किस्मों के अनुसार, उत्पादन प्रक्रिया को दबाव के अनुसार उच्च-दाब विधि, मध्यम-दाब विधि और निम्न-दाब विधि में विभाजित किया गया है।

उच्च-दाब विधि का उपयोग मुख्यतः एलडीपीई के उत्पादन के लिए किया जाता है, जो एथिलीन मोनोमर के मुक्त मूलक बहुलकीकरण द्वारा 100-300 एमपीए और 150-300 डिग्री सेल्सियस पर ऑक्सीजन या पेरोक्साइड को उत्प्रेरक के रूप में उपयोग करके उत्पन्न होता है। उच्च-दाब वातावरण में आणविक श्रृंखलाओं की बड़ी संख्या में शाखाएँ बनती हैं, जिससे कम घनत्व वाले, उच्च लचीलेपन वाले उत्पाद बनते हैं। इस प्रक्रिया में ऊर्जा की खपत अधिक होती है, लेकिन उत्पाद की शुद्धता उच्च होती है, जो इसे पतली फिल्म जैसे क्षेत्रों के लिए उपयुक्त बनाती है।

एचडीपीई और एलएलडीपीई के उत्पादन के लिए निम्न दाब विधि (मध्यम दाब विधि सहित) का उपयोग किया जाता है। ज़िग्लर नट्टा उत्प्रेरक या मेटालोसिन उत्प्रेरक का उपयोग करके, इसे 0.1-5 एमपीए और 60-100 डिग्री सेल्सियस की परिस्थितियों में बहुलकीकृत किया जाता है। निम्न दाब वातावरण शाखाओं के निर्माण को कम करता है और उच्च क्रिस्टलीयता वाला एचडीपीई बनाता है; सहबहुलकीकरण के लिए अल्फा ओलेफिन (जैसे ब्यूटेन और हेक्सीन) मिलाने से एलएलडीपीई बनता है। निम्न दाब विधि में कम ऊर्जा खपत और उच्च उत्प्रेरक दक्षता होती है, और यह वर्तमान में मुख्यधारा की प्रक्रिया है जो उत्पादों के आणविक भार और घनत्व को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकती है।

बहुलकीकरण के बाद प्राप्त पीई पिघल को निकालकर दानेदार कच्चे माल में परिवर्तित किया जाता है, और प्रसंस्करण प्रदर्शन और मौसम प्रतिरोध में सुधार के लिए आवश्यकतानुसार एंटीऑक्सीडेंट, स्नेहक और रंग एजेंट जैसे योजक मिलाए जाते हैं। योजकों का चयन अनुप्रयोग परिदृश्य की आवश्यकताओं के अनुरूप होना चाहिए, और खाद्य ग्रेड पीई योजकों के प्रकार और सामग्री को सख्ती से सीमित करता है।

3、 पीई का वर्गीकरण और संशोधन प्रौद्योगिकी

घनत्व और संरचना के आधार पर पीई को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें से प्रत्येक की अपनी विशेषताएँ और लागू परिदृश्य हैं। संशोधन तकनीकों के माध्यम से प्रदर्शन सीमाओं का और विस्तार किया जा सकता है।

एलडीपीई (निम्न-घनत्व पॉलीइथाइलीन) में उच्च शाखाकरण, कम क्रिस्टलीयता, उत्कृष्ट लचीलापन, पारदर्शिता और प्रसंस्करण प्रवाहशीलता होती है। इसमें पिघलने के सूचकांकों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है और यह ब्लो मोल्डिंग फिल्मों (जैसे खाद्य संरक्षण बैग और प्लास्टिक फिल्में), इंजेक्शन मोल्डिंग छोटे उत्पादों (जैसे खिलौने और बोतल के ढक्कन) और एक्सट्रूज़न कोटिंग्स के लिए उपयुक्त है। हालाँकि, इसकी ताकत अपेक्षाकृत कम है और इसका विलायक प्रतिरोध थोड़ा कम है।

एचडीपीई (उच्च घनत्व पॉलीएथिलीन) में एलडीपीई की तुलना में उच्च क्रिस्टलीयता, प्रबल कठोरता, बेहतर तन्य शक्ति, कठोरता और तापमान प्रतिरोध होता है। इसमें उत्कृष्ट रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध होता है और यह खोखले कंटेनर (जैसे मिनरल वाटर की बोतलें और रासायनिक ड्रम), पाइपलाइन (जैसे जल आपूर्ति पाइप और गैस पाइप), बोर्ड और भारी पैकेजिंग फिल्म बनाने के लिए उपयुक्त है। एचडीपीई प्रसंस्करण में प्रवाहशीलता कम होती है और इसके लिए उच्च प्रसंस्करण तापमान की आवश्यकता होती है।

एलएलडीपीई (रैखिक निम्न-घनत्व पॉलीएथिलीन) अपनी लघु-श्रृंखला संरचना के माध्यम से लचीलेपन और मजबूती का संतुलन बनाए रखता है, जिसमें उत्कृष्ट विदारण प्रतिरोध, छिद्र प्रतिरोध और तनाव-दरार प्रतिरोध होता है। इसमें उत्कृष्ट तन्यता गुण होते हैं और इसका उपयोग मुख्य रूप से स्ट्रेच फिल्मों (जैसे रैपिंग फिल्मों), कृषि फिल्मों, भारी पैकेजिंग फिल्मों और इंजेक्शन मोल्डेड उत्पादों के लिए किया जाता है। फिल्म के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए इसे अक्सर एलडीपीई के साथ मिलाया जाता है।

संशोधन प्रौद्योगिकी पीई के प्रदर्शन में सुधार करने की कुंजी है: क्रॉसलिंकिंग संशोधन आणविक श्रृंखलाओं की एक नेटवर्क संरचना बनाने के लिए रासायनिक या भौतिक तरीकों का उपयोग करता है, गर्मी प्रतिरोध, विलायक प्रतिरोध और यांत्रिक शक्ति को बढ़ाता है, और गर्म पानी के पाइप और केबलों में इन्सुलेशन परतों के लिए उपयोग किया जाता है; लागत को कम करने और कठोरता और आयामी स्थिरता में सुधार करने के लिए कैल्शियम कार्बोनेट और तालक पाउडर जैसे संशोधित भराव जोड़ना; संरचनात्मक घटकों के लिए उपयोग की जाने वाली शक्ति और मापांक में सुधार करने के लिए संशोधित समग्र ग्लास फाइबर, कार्बन फाइबर, आदि को बढ़ाएं; कार्यात्मक संशोधन जीवाणुरोधी, लौ-मंदक, विरोधी स्थैतिक और अन्य गुणों को समाप्त करता है, जो चिकित्सा, इलेक्ट्रॉनिक और अन्य क्षेत्रों में विस्तारित होता है।

4、 पीई के विविध अनुप्रयोग क्षेत्र

पीई का उपयोग पैकेजिंग, कृषि, उद्योग, दैनिक आवश्यकताओं और अन्य क्षेत्रों में इसके विविध प्रदर्शन और कम लागत के कारण व्यापक रूप से किया जाता है, जो आधुनिक समाज के संचालन का समर्थन करता है।

पैकेजिंग उद्योग पीई के लिए सबसे बड़ा अनुप्रयोग बाजार है, जिसमें एलडीपीई फिल्म खाद्य पैकेजिंग जैसे कि ताजा रखने वाले बैग और ब्रेड बैग पर हावी है, जो पारदर्शी, मुलायम हैं, और अच्छी सीलिंग गुण हैं; एचडीपीई से बने कठोर कंटेनर, जैसे कि बेबी बोतलें और डिटर्जेंट बोतलें, प्रभाव प्रतिरोधी और अवरोध प्रतिरोधी हैं, जो तरल पैकेजिंग के लिए उपयुक्त हैं; एलएलडीपीई खिंचाव फिल्म, इसकी मजबूत विस्तारशीलता के साथ, परिवहन घाटे को कम करने के लिए रसद घुमावदार पैकेजिंग के लिए प्रयोग किया जाता है; पीई फोम सामग्री (जैसे मोती कपास) हल्के और सदमे-अवशोषक है, जिसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों और सटीक उपकरणों की पैकेजिंग के लिए किया जाता है।

कृषि के क्षेत्र में, पीई फिल्म आवरण नमी बनाए रखता है, तापमान बढ़ाता है और फसल वृद्धि को बढ़ावा देता है। एलडीपीई फिल्म में अच्छा लचीलापन होता है और इसे बिछाना आसान होता है, जबकि एलएलडीपीई फिल्म पंचर प्रतिरोधी होती है और इसका जीवनकाल लंबा होता है; पीई ग्रीनहाउस फिल्म प्रकाश संचरण और इन्सुलेशन के लिए, ग्रीनहाउस निर्माण के लिए; पीई जालीदार बैग फलों और सब्जियों की पैकेजिंग के लिए उपयोग किए जाते हैं, ये सांस लेने योग्य और नमी-रोधी होते हैं।

औद्योगिक क्षेत्र में, एचडीपीई पाइपों का व्यापक रूप से नगरपालिका जल आपूर्ति, गैस परिवहन और औद्योगिक अपशिष्ट जल निर्वहन के लिए उनके रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध, कम द्रव प्रतिरोध और आसान स्थापना के कारण उपयोग किया जाता है; पीई शीट का उपयोग करके भंडारण टैंक, अस्तर और जंग-रोधी उपकरणों का उत्पादन; क्रॉस-लिंक्ड पीई केबल इन्सुलेशन परत में अच्छा विद्युत इन्सुलेशन और उम्र बढ़ने का प्रतिरोध होता है, जिससे बिजली संचरण की सुरक्षा सुनिश्चित होती है।

दैनिक आवश्यकताओं के क्षेत्र में, पीई उत्पाद हर जगह हैं: इंजेक्शन मोल्डेड उत्पाद जैसे प्लास्टिक की बाल्टी, बेसिन और खिलौने हल्के और टिकाऊ होते हैं; पीई फाइबर (पॉलीप्रोपाइलीन) का उपयोग मछली पकड़ने के जाल, फिल्टर कपड़े और कालीन बनाने के लिए किया जाता है, जो पहनने के लिए प्रतिरोधी और मौसम प्रतिरोधी होते हैं; फोम पीई (जैसे चप्पल, योग मैट) नरम और आरामदायक होते हैं, अच्छे कुशनिंग प्रदर्शन के साथ।

चिकित्सा क्षेत्र में, खाद्य ग्रेड पीई का उपयोग जलसेक बैग, सिरिंज कवर आदि बनाने के लिए किया जाता है। यह गैर विषैले और रासायनिक रूप से स्थिर है, और इसे भाप से निष्फल किया जा सकता है; पीई फिल्म का उपयोग सर्जिकल गाउन और पैकेजिंग फिल्मों के लिए बैक्टीरिया को रोकने और सांस लेने की सुविधा प्रदान करने के लिए किया जाता है।

5、 पीई के पर्यावरण संरक्षण और विकास के रुझान

पीई के पर्यावरण संरक्षण पर ध्यान दिया गया है, और यद्यपि इसे "श्वेत प्रदूषण" की चुनौती का सामना करना पड़ रहा है, यह रीसाइक्लिंग और हरित प्रौद्योगिकी नवाचार के माध्यम से सतत विकास की ओर बढ़ रहा है।

पीई पुनर्चक्रण प्रणाली अपेक्षाकृत परिपक्व है, जिसमें भौतिक पुनर्चक्रण मुख्य विधि है: अपशिष्ट पीई को छाँटा जाता है, साफ किया जाता है, कुचला जाता है, पिघलाया जाता है और दानेदार बनाया जाता है, और पुनर्चक्रित पीई का उपयोग कचरा पात्र, पुनर्चक्रित फिल्म, प्लास्टिक ट्रे आदि बनाने में किया जाता है। रासायनिक पुनर्चक्रण पीई को छोटे अणु हाइड्रोकार्बन में तोड़ देता है, जिनका उपयोग ईंधन या रासायनिक कच्चे माल के रूप में किया जा सकता है और जटिल अपशिष्ट के प्रसंस्करण में इसके लाभ हैं। वैश्विक पीई पुनर्चक्रण दर धीरे-धीरे बढ़ रही है, और नीतिगत प्रोत्साहन और तकनीकी प्रगति एक चक्रीय अर्थव्यवस्था को बढ़ावा देने में मदद कर रही है।

जैव-आधारित पीई एक हरित विकास दिशा है, जो बायोमास (जैसे गन्ना और मक्का) के किण्वन से उत्पन्न एथिलीन को कच्चे माल के रूप में उपयोग करती है। इसका कार्बन फुटप्रिंट पेट्रोलियम आधारित पीई की तुलना में कम है, और जैव-निम्नीकरणीय पीई किस्में (जैसे कि अतिरिक्त अपघटन सहायक सामग्री वाली पीई) विशिष्ट वातावरण में प्राकृतिक रूप से विघटित हो सकती हैं, जिससे दीर्घकालिक प्रदूषण कम होता है।

पीई का भविष्य का विकास तीन दिशाओं पर केंद्रित है: आणविक डिजाइन और समग्र प्रौद्योगिकी के माध्यम से उच्च प्रदर्शन विकास, उच्च मापांक, उच्च और निम्न तापमान प्रतिरोधी पीई विकसित करना, और इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों का विस्तार करना; उच्च अंत आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए जीवाणुरोधी और बुद्धिमान प्रतिक्रिया (जैसे तापमान संवेदनशील गिरावट) पीई का कार्यात्मक अनुसंधान और विकास; कम कार्बनीकरण जैव आधारित कच्चे माल और रासायनिक रीसाइक्लिंग के औद्योगिकीकरण को बढ़ावा देता है, एक "उत्पादन खपत पुनर्जनन" लूप बनाता है, और सामग्री की खपत को कम करने के लिए हल्के डिजाइन को जोड़ता है।

एक बुनियादी सार्वभौमिक प्लास्टिक के रूप में, पीई अपने उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ कई क्षेत्रों के विकास में सहायक है। पर्यावरणीय चुनौतियों का सामना करते हुए, पुनर्चक्रण और हरित नवाचार के माध्यम से, पीई व्यावहारिकता बनाए रखते हुए सतत विकास प्राप्त करेगा और एक हरित और निम्न-कार्बन समाज के लिए महत्वपूर्ण भौतिक सहायता प्रदान करेगा।