پلي‌الفين‌ها خانواده‌اي بسيار بزرگ از مواد پلاستيكي را تشكيل مي‌دهند. اين مواد شامل پلي‌اتيلن، پلي‌پروپيلن و موادي خاص مانند الاستومر اتيلن - پروپيلن و ... هستند. پيشرفت‌‌هاي حاصل در علوم و فناوري به رشدي فزاينده و نامحدود در توليد و مصرف پلي‌الفين‌ها و بخصوص پلی‌اتیلن منجر شده است، به نحوي كه طي دو دهه اخير چنين رشد قابل توجه و پيش‌بيني نشده‌اي در توليد ساير مواد پلاستيكي ديده نشده است. دليل چنين رشد غيرمنتظره‌اي از سه ديدگاه اقتصادي، توليدي و كاربردي قابل بررسي است. پلیمرهای سنتزی از جمله پلی‌اتیلن، امروزه بخشی از زندگی روزمره بشر شده‌اند بطوری که تعداد قابل توجهی از محصولات پلیمری در جاي جای محیط بطور بسیار سودمند و غیر قابل اجتنابی در انواع متفاوت مشاهده می‌گردند. مطالعه ساختار و رابطه این ساختار با خواص پلی اتیلن نه تنها  موضوع جالبی است بلکه زمینه تحقیقاتی مناسب، ضروری و بی انتها می باشد. البته این مطالعه ساده‌ای نیست چرا که پیچیده بودن آن نه تنها به علت وابستگی آن به ریز ساختار پلی‌اتیلن بلکه تابع وزن مولکولی، توزیع وزن مولکولی، شاخه دار یا خطی بودن، روش‌های فراینددهی و افزودنی‌های آن می‌باشد

 پیشگفتار...................................................................................................................................... 13

مقدمه مولف................................................................................................................................. 15

مقدمه مترجمان.......................................................................................................................... 17

فصل اول: مقدمه.......................................................................................................................... 19

I. ذات پلي‌اتيلن.................................................................................................................. 19

A. ساختمان مولكولي................................................................................................... 19

1. موارد تفاوت.......................................................................................................... 20

a. پلي‌اتيلن با دانسيته بالا (سنگين).................................................................. 20

b. پلي‌اتيلن با دانسيته كم (سبك).................................................................... 21

c. پلي‌اتيلن سبك خطي..................................................................................... 21

d. پلي‌اتيلن با دانسيته خيلي كم (خيلي سبك). پلي‌اتيلن خيلي سبك........... 22

e. كوپليمرهاي اتيلن- وينيل استر...................................................................... 22

f. ايومونومرها¹..................................................................................................... 23

g. پلي‌اتيلن شبكه‌اي........................................................................................... 24

B. تركيب مولكولي........................................................................................................ 25

1. توزيع وزن مولكولي............................................................................................. 25

.aمتوسط عددي وزن مولكولي........................................................................... 26

b. متوسط وزني وزن مولكولي............................................................................ 27

c. متوسط –Z وزن مولكولي............................................................................... 27

d. متوسط (1+z) وزن مولكولي.......................................................................... 28

e. قله وزن مولكولي............................................................................................ 28

f. متوسط – ويسكوزيته وزن مولكولي............................................................... 28

g. پهناي توزيع وزن مولكولي............................................................................. 29

2. توزيع تركيب........................................................................................................ 29

c. شكل شناسي.................................................................................................. 30

1. ساختمان غيربلوري............................................................................................. 31

2. سلول واحد بلور................................................................................................... 32

3. ساختمان بلورچه................................................................................................. 32

4. ساختمان كروي................................................................................................... 34

II. صفات پلي‌اتيلن............................................................................................................. 35

A. خصوصيات ذاتي....................................................................................................... 35

1- پلي‌اتيلن سنگين................................................................................................ 35

2- پلي‌ا تيلن سبك.................................................................................................. 36

2- پلي‌اتيلن خطي سبك......................................................................................... 39

4- پلي‌اتيلن خيلي سبك......................................................................................... 40

5- كوپليمر اتيلن- وينيل استات............................................................................. 40

6- آيونومرها............................................................................................................. 40

7- پلي‌اتيلن شبكه‌اي............................................................................................... 41

B. خواص مقايسه‌اي...................................................................................................... 41

1- پلي‌اتيلن در مقابل پليمرهاي سنتزي ديگر........................................................ 42

a. در مقايسه با ديگر پليمرهاي كالا................................................................... 42

b. در مقايسه با رزين‌هاي مهندسي.................................................................... 42

III. بازارهاي اصلي و كاربرد................................................................................................ 43

A. پلي‌اتيلن سنگين...................................................................................................... 43

B. پلي‌اتيلن سبك......................................................................................................... 44

C. پلي‌اتيلن سبك خطي و خيلي سبك....................................................................... 46

D. كوپليمر اتيلن-وينيل استات.................................................................................... 47

فصل دوم: توسعه تجاري پلي‌اتيلن.......................................................................................... 49

I- چشم‌انداز........................................................................................................................ 49

II- محصولات اتفاقي قبل از 1933................................................................................... 49

III- اكتشاف....................................................................................................................... 50

A- پليمريزاسيون غير عمدي....................................................................................... 50

B . اكتشاف اوليه........................................................................................................... 51

IV – توسعه فروش بعد از جنگ جهاني دوم..................................................................... 52

.Aتسهيلات توليد جديد حاصله................................................................................... 52

B - گشايش بازارهاي جديد......................................................................................... 53

C – محدوديت‌هاي ذاتي مواد جهت موانع بهره‌برداري................................................. 55

V- نوآوري مهم و وسيع در محدوده پلي‌اتيلن................................................................... 57

A - ظهور پلي‌اتيلن با دانسيته بالا .............................................................................. 57

1- پليمريزاسيون زيگلر........................................................................................... 57

2- فرآيند فيليپس................................................................................................... 59

3- فرآيند................................................................................................................. 60

B- كشف روش‌هاي شبكه‌اي شدن................................................................................ 60

1- بهبود پايداري حرارتي پلي‌اتيلن......................................................................... 61

VI- پلي‌اتيلن سنگين محصول عمده مي‌شود.................................................................... 62

-A كشف بازارهاي جديد............................................................................................... 63

VII- پلي‌اتيلن خيلي ويژه مي‌شود..................................................................................... 64

A- كوپليمريزاسيون با الفين‌ها...................................................................................... 64

1- توسعه پلي‌اتيلن دانسيته كم خطي.................................................................... 64

2- كنترل توزيع كمك مونومر در پلي‌اتيلن خطي با دانسيته كم........................... 65

B- كوپليمريزاسيون با مونومرهاي قطبي...................................................................... 66

C- كاربرد توزيع وزن مولكولي...................................................................................... 67

مراجع................................................................................................................... 68

فصل سوم: فرايندهاي توليد..................................................................................................... 70

I - پليمر شدن در فشار بالا............................................................................................... 70

A- فرايندهاي شيميايي راديكال آزاد........................................................................... 70

1- شروع................................................................................................................... 70

2- انتشار زنجير....................................................................................................... 71

3- همراه شدن كومونومر......................................................................................... 72

4- شاخه‌دار شدن زنجير.......................................................................................... 72

5- انتقال زنجير  ..................................................................................................... 73

6. اختتام................................................................................................................... 76

B. تجهيزات توليد فشار بالا  ........................................................................................ 76

C. شرايط واكنش‌هاي فشار بالا..................................................................................... 78

II- پليمر شدن كاتاليستي از نوع زيگلرناتا........................................................................ 82

A. كاتاليست‌هاي زيگلر-ناتا  ........................................................................................ 83

B . تجهيزات توليد فشار پايين..................................................................................... 84

C. شرايط واكنش فشار پايين........................................................................................ 86

III-پليمر شدن با متالوسن................................................................................................ 89

A. كاتاليست‌هاي متالوسن............................................................................................ 90

IV. پليمر شدن كاتاليست‌هاي اكسيد فلزي...................................................................... 91

A. كاتاليست‌هاي اكسيد كروم....................................................................................... 91

B. تجهيزات توليد در فشار و دماي متوسط.................................................................. 93

C. شرايط واكنش فشار متوسط..................................................................................... 94

مراجع.................................................................................................................. 97

فصل چهارم: مورفولوژي و متبلور شدن پلي‌اتيلن................................................................ 98

I . مورفولوژي نيمه بلورها................................................................................................... 98

A. شكل‌شناسي سه فاز................................................................................................. 98

B. اهميت نيمه بلوري شدن....................................................................................... 101

II. سلول واحد بلور پلي‌اتيلن........................................................................................... 102

A. سلول واحد لوزي‌القاعده........................................................................................ 103

B. سلول واحد تك شيب............................................................................................ 106

C. سلول واحد شش وجهي (گوشه‌اي)....................................................................... 106

III. بلورك‌ها.................................................................................................................... 107

A. مايسل‌هاي ريشه‌دار............................................................................................... 107

B. ورقه ورقه‌ها............................................................................................................ 108

1. رشد بلورهاي پلي‌اتيلن از محلول..................................................................... 109

2. ورقه‌هاي بلوري از حالت مذاب..............................................................................  110

IV . مكانيزم‌هاي متبلور شدن......................................................................................... 114

A. هسته‌گذاري........................................................................................................... 116

1. هسته‌گذاري اولیه.............................................................................................. 116

a- هسته‌‌گذاري همگن..................................................................................... 117

b. هسته‌گذاري ناهمگن.................................................................................... 118

c. هسته‌گذاري خود به خود............................................................................. 119

2- هسته‌گذاري ثانويه........................................................................................... 119

B. مكانيزم رشد كريستال........................................................................................... 120

1. كريستاليزاسيون اوليه....................................................................................... 120

A. رژيم‌هاي تبلور....................................................................................................... 127

مقايسه رژيم‌هاي تبلور................................................................................................ 130

3. تبلور ثانويه........................................................................................................ 131

V . سينتيك تبلور........................................................................................................... 131

A. عوامل موثر در سينتيك تبلور............................................................................... 133

1- اثر دما و جهت‌گيري......................................................................................... 134

2- اثر شاخص‌هاي مولكولي................................................................................... 136

. VI اتصالات بين ورقه‌اي................................................................................................ 140

VII. محصولات كريستاليزاسيون..................................................................................... 143

A. تبلور از محلول....................................................................................................... 143

1.بلورهاي منفرد....................... ............................................................................ 144

a. ضخامت ورقه‌اي............................................................................................ 144

2. ورقه‌اي با اتصال آزاد......................................................................................... 145

3. ساختار شش كباب............................................................................................ 146

4. الياف ريسندگي – ژل...................................................................................... 147

B. تبلور از حالت مذاب............................................................................................... 149

1. تبلور ساكن....................................................................................................... 149

a. نوآرايي عمومي ورقه‌اي................................................................................. 149

ضخامت ورقه‌اي....................................... ............................................................. 149

b. نوآرايي در مقياس وسيع ورقه‌اي كروي و دسته‌اي...................................... 150

2. تبلور از مذاب‌هاي جهت‌گيري شده.................................................................. 153

فهرست كتاب‌هاي ارائه شده............................................................................. 155

مراجع................................................................................................................ 156

فصل پنجم: خواص پلي‌اتيلن................................................................................................... 160

I- مقدمه........................................................................................................................... 160

II- خواص فيزيكي پلي‌اتيلن جامد.................................................................................. 161

A . دانسيته................................................................................................................. 161

B . خواص مكانيكي.................................................................................................... 164

1- خواص كششي.................................................................................................. 165

a . مدول الاستيك............................................................................................ 167

b . پديده‌هاي تسليم........................................................................................ 172

C . نسبت كشش در پاره شدن........................................................................ 177

d . تنش كششي نهايي..................................................................................... 181

e . اثرات دما..................................................................................................... 182

f . اثرات سرعت ازدياد طول............................................................................. 185

2 . خواص فشاري.................................................................................................. 186

3. مدول انعطافي................................................................................................... 189

4- خواص گسيختگي............................................................................................ 189

5. خواص مكانيكي دراز- مدت.............................................................................. 193

a . خزش.......................................................................................................... 195

b . استراحت تنش............................................................................................ 199

C . مردود شدن شكنندگي تحت تنش كم...................................................... 202

d . ترك خوردن تنش محيطي........................................................................ 209

c . خواص گرمايي............................................................................................ 214

1- دامنه ذوب........................................................................................................ 215

2- دماي بد شكل شدن........................................................................................ 219

3. گرماي سياليت.................................................................................................. 221

4- هدايت گرمايي................................................................................................. 223

5- ظرفيت گرمايي................................................................................................ 223

6- انبساط گرمايي................................................................................................. 226

7- انتقالات............................................................................................................ 227

a . انتقال شيشه‌ای........................................................................................... 227

b . انتقال a...................................................................................................... 230

c . انتقال b...................................................................................................... 231

D . خواص سدي......................................................................................................... 232

E . خواص تماس سطح.............................................................................................. 242

1- مقاومت خراشيدگي.......................................................................................... 243

2- اصطكاك.......................................................................................................... 250

F- خواص نوري.......................................................................................................... 254

III- خواص الكتريكي پلي‌اتيلن جامد.............................................................................. 261

A . مقاومت و قابليت ................................................................................................. 261

B . شجري شدن......................................................................................................... 269

IV- رئولوژي پلي‌اتيلن مذاب........................................................................................... 274

A . گرانروي مذاب....................................................................................................... 276

1-  گرانروي برش صفر.......................................................................................... 276

2- شاخص ذوب.................................................................................................... 278

3- گرانروي بعنوان تابعي از سرعت برش.............................................................. 280

4- گرانروي محلول................................................................................................ 284

B . اثرات الاستيكي مذاب........................................................................................... 284

1- ورم حديده ...................................................................................................... 285

2- پديده‌هاي كشش نهايي مذاب......................................................................... 287

a . جهت‌يافتگی یافتگی مذاب در حديده........................................................ 287

b . جهت‌يافتگی مذاب خارج از حديده............................................................ 292

c. خلاصه‌اي از خواص رسوب........................................................................... 293

فهرست كتاب‌هاي ارائه شده............................................................................. 293

مراجع......................................................................................................................................... 294