البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) هو بوليمر حراري مشتق من البترول، ذو الصيغة الكيميائية العامة (C₂H₄)n. تعكس هذه الصيغة وحدة المونومر المتكررة من الإيثيلين، والتي تشكل سلسلة جزيئية من البولي إيثيلين. يتميز HDPE عن الأنواع الأخرى من البولي إيثيلين بانخفاض تفرع سلاسله الجانبية، مما يجعله يُعرف عادةً بالبولي إيثيلين "الخطّي". يسمح هذا التركيب الخطّي بتراص الجزيئات بإحكام، مما يمنحه خصائص مادية فائقة.

الهيكل

يتكون البولي إيثيلين عالي الكثافة من سلاسل طويلة خطيّة من وحدات الإيثيلين المتكررة (-CH₂–CH₂-) مع تفرعات جانبية قليلة أو معدومة. يسمح هذا التكوين الخطّي للجزيئات بالتعبئة بشكل محكم، مما يؤدي إلى درجة بلورية عالية تتراوح بين 80-90%، وترتيب جزيئي كثيف.

يساهم هذا الهيكل المضغوط في تعزيز قوى فان دير فالز بين الجزيئات، مما يمنح HDPE قوة شد عالية، وصلابة، ومقاومة كيميائية. ينتج هذا التكوين عن عمليات البلمرة باستخدام محفزات زيجلر-ناتا أو الميتالوسين، وهي خاصية تميزه عن الأنواع الأخرى مثل البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE). يجعل هذا الهيكل المنظم HDPE مادة قوية ومتينة تُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية والاستهلاكية.

الخصائص

✅ نسبة عالية من القوة إلى الكثافة – على الرغم من خفة وزنه، إلا أن HDPE يتمتع بقوة شد ممتازة، مما يجعله مثاليًا للاستخدامات الثقيلة.
✅ مقاومة كيميائية – يقاوم العديد من المواد الكيميائية، بما في ذلك الأحماض والقواعد، مما يضمن متانته في البيئات المسببة للتآكل.
✅ امتصاص منخفض للرطوبة – يتميز HDPE بامتصاص منخفض جدًا للماء، مما يجعله فعالًا في التطبيقات التي تتطلب مقاومة للرطوبة.
✅ مرونة عالية ومقاومة للصدمات – يتحمل الصدمات والإجهاد البيئي حتى في الظروف القاسية.
✅ مقاومة حرارية جيدة – يحافظ HDPE على خصائصه عبر نطاق واسع من درجات الحرارة، مما يجعله مثاليًا للاستخدامات الخارجية والصناعية.

التطبيقات

يُعتبر HDPE من أكثر المواد البلاستيكية استخدامًا عالميًا نظرًا لتعدد استخداماته ومتانته ومقاومته الكيميائية. فيما يلي بعض الاستخدامات الشائعة:

الأنابيب المقاومة للتآكل، صفائح HDPE، والمواد الخام
خزانات الوقود
حاويات المواد الغذائية والمشروبات، الزجاجات البلاستيكية، عبوات الحليب، الأكواب
زجاجات الشامبو والبلسم، أنابيب المراهم، عبوات مستحضرات العناية الشخصية
سلال القمامة، صناديق إعادة التدوير، الحاويات البلاستيكية
أكياس الخبز، بطانات علب الحبوب، حاويات تخزين الطعام
عبوات منظفات الغسيل
الأخشاب البلاستيكية المعاد تدويرها والمركّبات
المعدات الطبية
خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد
مكونات القوارب
عوازل كابلات الاتصالات
شبكات الصرف الصحي
مكونات الألعاب النارية

المزايا

• نسبة قوة إلى وزن عالية
• امتصاص منخفض للرطوبة ومعامل احتكاك منخفض
• مقاومة عالية للصدمات، ومقاومة للخدوش والانبعاجات
• مقاوم للعفن والفطريات والتعفن والأحماض المعدنية والقواعد والتربة والظروف الجوية
• مقاومة عالية للمواد الكيميائية والمياه والمذيبات والمنظفات وسوائل التنظيف
• قابل للتشكيل بسهولة عند التسخين، مع انكماش منخفض إلى متوسط
• سهل إعادة التدوير
• يمكن تعقيمه بالغليان ولا يحتفظ بالبكتيريا، كما أنه آمن للاستخدام في غسالة الصحون
• بديل خفيف الوزن للمواد المعدنية في بعض التطبيقات
• فعال من حيث التكلفة

العيوب

• قابلية الاشتعال في بعض الأشكال نظرًا لأنه مشتق من البترول
• يتميز بتمدد حراري مرتفع
• ضعيف أمام المؤكسدات والهيدروكربونات المكلورة
• صعوبة الربط مع المواد الأخرى
• حساسية عالية للتشقق الناتج عن الإجهاد في بعض البيئات