Polyethylene là gì? Công thức, tính chất và ứng dụng của PE

Polyethylene là một trong những loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới hiện nay. Được tạo ra từ quá trình trùng hợp các phân tử etylen, polyethylene sở hữu đặc tính dẻo dai, nhẹ, không độc hại và dễ gia công. Nhờ những ưu điểm này, PE đã trở thành vật liệu quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp cũng như trong đời sống hàng ngày của con người. Vậy Polyethylene là gì? Công thức, tính chất và ứng dụng của PE như thế nào? Cùng Cáp điện VN tìm hiểu trong bài viết dưới đây

Polyethylene là gì

Polyethylene (viết tắt là PE) là một loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến được sử dụng rộng rãi trên thế giới. PE được tạo ra từ quá trình trùng hợp các phân tử etylen (CH2=CH2) để tạo thành chuỗi polymer dài. Về cấu trúc phân tử, polyethylene là hợp chất hữu cơ gồm nhiều nhóm ethylen liên kết với nhau bằng các liên kết hydro nội phân tử.

Polyethylene có đặc tính vật lý là chất dẻo mềm, có nhiệt độ nóng chảy khoảng trên 110°C, không dẫn điện và không dẫn nhiệt. PE có khả năng chống thấm nước và các loại khí, không bị hòa tan trong nước hay các dung môi như rượu, aceton, ether và các loại dầu thảo mộc.

Do tính chất dẻo, bền và dễ gia công, polyethylene được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và ngành công nghiệp như sản xuất bao bì, túi nhựa, ống dẫn nước, vật liệu cách điện, thiết bị y tế và nhiều sản phẩm khác.

Công thức hóa học của PE

Công thức hóa học của Polyethylene (PE) là (C2H4)n(C2H4)n, nghĩa là được tạo thành từ nhiều đơn vị monome ethylene (CH2=CH2)(CH2=CH2) liên kết với nhau thành chuỗi polymer dài.

Cụ thể, polyethylene là polymer của ethylene với công thức cấu tạo đơn giản: −CH2−CH2−−CH2−CH2−_n, trong đó $n$ đại diện cho số lượng các nhóm ethylene nối tiếp nhau, có thể lên đến hàng nghìn đến hàng triệu phân tử. Cấu trúc này có thể thẳng hoặc có các nhánh tùy vào loại polyethylene, dẫn đến các loại PE khác nhau như HDPE, LDPE, XLPE.

Tóm lại, công thức hóa học cơ bản của polyethylene là:

(-CH2−CH2−)n(-CH2−CH2−)n

đây là kết quả của quá trình trùng hợp các phân tử ethylene đơn lẻ tạo thành polymer lớn với nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống.

Tính chất vật lý và hóa học của Polyethylene

Tính chất vật lý và hóa học của Polyethylene (PE) như sau:

Tính chất vật lý

• Polyethylene là chất dẻo nhiệt dẻo màu trắng hơi trong, có bề mặt bóng mịn.
• Không dẫn điện và không dẫn nhiệt, thích hợp làm vật liệu cách điện.
• Khả năng chống thấm nước và hơi nước rất tốt, tuy nhiên khả năng chống thấm khí và dầu mỡ kém hơn.
• Có độ dẻo dai cao, chịu va đập tốt, nhưng độ bền cơ học không quá cao và dễ bị trầy xước bề mặt.
• Nhiệt độ nóng chảy khoảng 110-130°C tùy loại PE (các loại phổ biến là LDPE, HDPE, MDPE).
• Có khả năng chịu nhiệt độ thấp (nhiệt độ hóa thủy tinh khoảng -100°C), không bị giòn ở nhiệt độ thấp.

Tính chất hóa học

• Polyethylene có tính chất hóa học tương đối trơ, không phản ứng với nước, cồn, axit và kiềm loãng.
• Không tan trong nước hay các dung môi như rượu béo, aceton, ete, glicerin và dầu khoáng.
• Tính bền hóa học giúp PE không bị phân hủy hay biến đổi khi tiếp xúc với đa số các hóa chất thông thường.
• PE có đặc tính như hydrocacbon no, không chứa nhóm chức nên ít bị suy giảm dưới tác động môi trường nhưng có thể bị ảnh hưởng bởi các loại chất tẩy mạnh hoặc tinh dầu thơm.

Nhờ các đặc tính trên, polyethylene được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp nhựa, sản xuất màng bao bì, dây cáp điện, ống dẫn nước, và nhiều ứng dụng khác đòi hỏi vật liệu nhẹ, bền, và cách điện tốt.

Phân loại Polyethylenne

Polyethylene (PE) được phân loại dựa trên mật độ phân tử, cấu trúc phân tử và đặc tính vật lý như sau:

LDPE (Low-Density Polyethylene) – PE mật độ thấp

• Mật độ: 0,915 – 0,925 g/cm³
• Cấu trúc phân tử có nhiều nhánh, vì vậy vật liệu mềm, dẻo, độ kết tinh thấp.
• Tính chất: Có độ trong suốt tốt, chịu va đập tốt, dễ uốn, độ dai cao.
• Ứng dụng: Màng bọc thực phẩm, túi nilon, màng co, vỏ dây điện.

LLDPE (Linear Low-Density Polyethylene) – PE mật độ thấp tuyến tính

• Mạng lưới phân tử chủ yếu mạch thẳng với các nhánh ngắn.
• Đặc điểm: Linh hoạt, độ bền kéo cao hơn LDPE, độ giãn dài lớn.
• Ứng dụng: Màng đóng gói, màng công nghiệp, ống mềm.

MDPE (Medium-Density Polyethylene) – PE mật độ trung bình

• Mật độ: 0,926 – 0,940 g/cm³
• Cấu trúc ít phân nhánh hơn LDPE, có độ bền cơ học và độ cứng vừa phải.
• Đặc tính: Chịu va đập tốt, ít nhạy cảm với nứt do ứng suất.
• Ứng dụng: Ống dẫn nước, ống dẫn khí, bao bì đòi hỏi độ bền cao.

HDPE (High-Density Polyethylene) – PE mật độ cao

• Mật độ: 0,941 – 0,965 g/cm³
• Mạch polymer thẳng, ít nhánh, vật liệu cứng, kết tinh cao.
• Tính chất: Độ bền cơ học cao, chịu nhiệt tốt, kháng hóa chất và ăn mòn tốt.
• Ứng dụng: Ống nước, thùng chứa, đồ gia dụng, vỏ dây cáp điện.

UHMWPE (Ultra-High Molecular Weight Polyethylene) – PE khối lượng phân tử cực cao

• Chuỗi polymer rất dài, đan xen tạo nên cấu trúc siêu bền và chịu mài mòn cao.
• Dùng trong các ngành đặc thù như y học, công nghiệp chịu mài mòn.

XLPE (Cross-Linked Polyethylene) – PE liên kết chéo

• Polyethylene đã được liên kết ngang tạo thành mạng lưới phân tử ba chiều.
• Tính chịu nhiệt, chịu hóa chất và điện trở cách điện vượt trội.
• Ứng dụng chủ yếu trong cách điện dây cáp điện.

Tóm lại, phân loại PE giúp lựa chọn vật liệu phù hợp với từng ứng dụng dựa trên đặc điểm về độ cứng, dẻo dai, nhiệt độ chịu được và các tính chất cơ học khác.

Ứng dụng của Polyethylene

Polyethylene (PE) được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ đặc tính dẻo, bền, cách điện tốt và khả năng chống thấm nước hiệu quả. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của PE trong công nghiệp và đời sống:

• Ngành bao bì và đóng gói: PE được sử dụng để sản xuất túi nilon, màng bọc thực phẩm, bao bì mềm và bao bì công nghiệp. LDPE thường dùng làm màng bọc thực phẩm và túi ni lông, trong khi HDPE dùng cho các loại bao bì cứng như chai lọ đựng nước, sữa.
• Ngành xây dựng: PE, đặc biệt là HDPE, được ứng dụng trong sản xuất ống dẫn nước, ống thoát nước, ống dẫn khí vì khả năng chịu áp lực, chống ăn mòn và tuổi thọ cao. Ngoài ra, PE còn được dùng làm màng chống thấm trong xây dựng.
• Ngành y tế: PE được dùng để sản xuất các thiết bị y tế như ống tiêm, túi đựng dịch truyền, bao bì thuốc do tính an toàn, không độc hại và khả năng chống thấm nước.
• Đồ gia dụng và sản phẩm tiêu dùng: Các sản phẩm như chai lọ, hộp đựng thực phẩm, đồ chơi trẻ em thường được làm từ PE nhờ tính bền, nhẹ và an toàn cho người sử dụng.
• Ngành điện: PE dùng làm vật liệu cách điện cho dây cáp điện và các thiết bị điện nhờ khả năng cách điện tốt và chịu nhiệt tương đối.

Nhờ các ưu điểm về tính chất và chi phí hợp lý, PE là một trong những loại nhựa được ưa chuộng nhất hiện nay, góp phần quan trọng trong nhu cầu sản xuất và tiêu dùng của nhiều ngành công nghiệp.

Vậy là Cáp điện VN đã giúp bạn trả lời câu hỏi Polyethylene là gì? Ứng dụng của nhựa PE trong thực tế. Với sự kết hợp hoàn hảo của các đặc tính cơ lý và hóa học ưu việt, polyethylene không chỉ là nguyên liệu chính trong sản xuất bao bì, ống dẫn, dây cáp điện mà còn là vật liệu thiết yếu trong ngành y tế, xây dựng và nhiều lĩnh vực khác. Sự đa dạng về chủng loại và tính ứng dụng cao giúp PE tiếp tục giữ vị trí quan trọng trong ngành công nghiệp nhựa và đóng góp tích cực vào sự phát triển bền vững của xã hội hiện đại.