Wśród materiałów polimerowych, polietylen (PE) jest bez wątpienia jednym z najbardziej rozpowszechnionych i szeroko stosowanych.
Polimer etylenu jest jednym z najprostszych tworzyw sztucznych pod względem strukturalnym. W rzeczywistości jego struktura chemiczna składa się z długich łańcuchów mniej lub bardziej rozgałęzionych atomów węgla, a zatem o różnym stopniu polimeryzacji; jest to aspekt, który nadaje mu mniej lub bardziej wszechstronne właściwości. Ze względu na swoje właściwości, polietylen może być wykorzystywany w bardzo szerokim zakresie zastosowań: od produkcji materiałów opakowaniowych do protez medycznych, poprzez rury, kształtki i zawory. Krótko mówiąc, prosty polimer o niezwykłych właściwościach.
I pomyśleć, że było to zupełnie przypadkowe odkrycie. Polietylen został po raz pierwszy zsyntetyzowany w 1898 roku przez Hansa Von Pechmanna podczas podgrzewania diazometanu. Pod koniec eksperymentu zauważył powstanie białej woskowej substancji, która pokryła ścianki pojemnika. Analiza wykazała, że składała się ona z długich łańcuchów atomów węgla, którym nadano nazwę polimetylenu.
Pierwsza synteza przemysłowa była nadal wynikiem przypadku. Chemicy Eric Fawcett i Reginald Gibson w 1933 roku ponownie uzyskali biały woskowaty materiał, przeprowadzając reakcję chemiczną między etylenem a benzaldehydem pod wysokim ciśnieniem. Synteza ta nie była powtarzalna. W rzeczywistości reakcja była wywoływana przez obecność śladowych ilości tlenu. Na pierwszy powtarzalny proces przemysłowy trzeba było poczekać do 1935 roku, kiedy to chemik Michael Perrin opracował pierwszy proces syntezy polietylenu o niskiej gęstości (LDPE).
Obecnie polietylen jest produkowany przy użyciu różnych systemów katalitycznych, które pozwalają na pracę w niskich ciśnieniach i temperaturach. Zastosowanie katalizatorów pozwala również na lepszą kontrolę syntezy, co skutkuje polimerami o specyficznych i łatwych do zaprojektowania właściwościach. Daje to możliwość uzyskania szerokiej gamy tworzyw sztucznych przydatnych w niemal każdym zastosowaniu. Polietylen występuje w trzech różnych formach:
- Polietylen o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (UHMWPE): jest to materiał polimerowy składający się z bardzo długich, nierozgałęzionych łańcuchów. Wykorzystywany jest do produkcji kamizelek kuloodpornych i protez.
- Polietylen o wysokiej gęstości (HDPE lub PEAD): składający się z długich, nierozgałęzionych łańcuchów. Charakteryzuje się wysoką odpornością mechaniczną. Dlatego jest szeroko stosowany w sektorze hydraulicznym, gdzie jest używany do budowy podziemnych systemów rurowych, które mogą również pracować pod wysokim ciśnieniem i w szerokim zakresie temperatur.
- Polietylen o niskiej gęstości (LDPE): znacznie bardziej rozgałęziony materiał niż HDPE. Jest on zwykle wykorzystywany do produkcji miękkich systemów opakowaniowych, takich jak torby, pojemniki, pianki itp.
Wśród nich najczęściej stosowanym materiałem w sektorze hydraulicznym i transportu płynów jest bez wątpienia HDPE lub PEAD. Jego doskonała obojętność chemiczna sprawia, że jest to idealny materiał do transportu wody pitnej, ponieważ ze względu na wysoką stabilność nie ma tendencji do uwalniania toksycznych substancji, a tym samym zanieczyszczania transportowanej wody.
Wysoka wszechstronność zastosowania PE pozwala na wykorzystanie tego materiału do transportu gazów, takich jak gaz do ogrzewania budynków mieszkalnych. Ponadto PE, spośród wszystkich tworzyw termoplastycznych, jest tym, który wykazuje interesującą przydatność do transportu wodoru, szczególnie popularnego nośnika energii.
Wysoki współczynnik rozszerzalności jest dowodem na to, że jest to materiał zdolny do dostosowania się do warunków środowiskowych, w których jest używany, a zatem przystosowany do określonych warunków klimatycznych, od niskich do średnio-wysokich temperatur. Daje to materiałowi dobrą odporność na czynniki atmosferyczne, co pozwala na stosowanie go w instalacjach zewnętrznych. Dlatego też rury HDPE znajdują szerokie zastosowanie w rolnictwie, gdzie wykorzystywane są do budowy systemów nawadniających.
Niezwykła plastyczność tego materiału pozwoliła na wykorzystanie go w bardzo szerokim zakresie zastosowań. Jego właściwości sprawiają, że idealnie nadaje się do projektowania i instalacji systemów dystrybucji wody we wszystkich obszarach. Ciągłe badania pozwolą na dalsze udoskonalanie tego materiału w przyszłości poprzez znalezienie nowych i różnych zastosowań, biorąc również pod uwagę jego zdolność do recyklingu.