聚乙烯(PE)的分类、特性和应用

来源：塑模制品采购中心整理

什么是聚乙烯

聚乙烯是最结构简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。

它是由重复的–CH2–单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯（CH2=CH2）的加成聚合而成的。

聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。在中等压力(15-30大气压)，有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的，且分子链很长，分子量高达几十万。如果是在高压力(100-300MPa)，高温(190–210°C)，过氧化物催化条件下自由基聚合，生产出的则是低密度聚乙烯(LDPE)，它是支化结构的。

聚合压力大小：高压、中压、低压；

聚合实施方法：淤浆法、溶液法、气相法；

产品密度大小：高密度、中密度、低密度、线性低密度；

产品分子量：低分子量、普通分子量、超高分子量。

聚乙烯特性

聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。

聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。

聚乙烯的种类

（1）LDPE：低密度聚乙烯、高压聚乙烯

（2）LLDPE：线形低密度聚乙烯

（3）MDPE：中密度聚乙烯、双峰树脂

（4）HDPE：高密度聚乙烯、低压聚乙烯

（5）UHMWPE：超高分子量聚乙烯

（6）改性聚乙烯：CPE、交联聚乙烯（PEX）

（7）乙烯共聚物：乙烯-丙烯共聚物（塑料）、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其它烯烃（如辛烯POE、环烯烃）的共聚物、乙烯-不饱和酯共聚物（EAA、EMAA、EEA、EMA、EMMA、EMAH）

分子量达到3，000，000-6，000，000的线性聚乙烯称为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的强度非常高，可以用来做防弹衣。

主要方法：

液相法（又分为溶液法和淤浆法）和气相法（物料在反应器中的相态类型）。我国主要采用齐格勒催化剂的淤浆法。

条件与过程描述：纯度99%以上的乙烯在催化剂四氯化钛和一氯二乙基铝存在下，在压力0.1-0.5MPa和温度65-75℃的汽油中聚合得到HDPE的淤浆。经醇解破坏残余的催化剂、中和、水洗，并回收汽油和未聚合的乙烯，经干燥、造粒得到产品。

HDPE

（1）淤浆法HDPE的生产流程

（2）HDP E的特性

基本性能：无臭、无味、无毒的不透明的白色粉末，造粒后为乳白色颗粒；

玻璃化温度：-78℃；

熔点：比低密度聚乙烯高，约126～136℃；

密度：0.942-0.950（无定型态密度(25℃): 0.855 g/cm3，晶体密度(25℃): 1.00 g/cm3。）；

是分子为线型结构，很少支化现象，是较典型的结晶高聚物。机械性能均优于低密度聚乙烯，熔点，其脆化温度比低密度聚乙烯低，约-100～-140℃。

优点：

（1）良好的耐热性（软化点120-125℃）和耐寒性（脆化温度：-70℃）、使用温度可达100℃。

（2）机械性能（拉伸、弯曲、压缩、剪切强度和硬度均优于LDPE，耐磨性好。

（3）介电性能优良（绝缘材料！）。

（4）化学稳定性良好，室温下不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱、盐。

（5）吸水性和水蒸汽透过率很低（包装好材料！）。

缺点：

（1）耐老化性能（热氧老化）较差——抗氧剂和紫外吸收剂；

（2）在受力作用下，热变形温度很低。

线形低密度聚乙烯（LLDPE）

线形低密度聚乙烯的生产工艺主要通过溶液法和气相法，将乙烯与带有烷基的支化烯烃，如4-甲基-戊烯(4-methyl-1-pentene)、己烯、辛烯等共聚可以得到线性低密度聚乙烯(LLDPE)。也可以是其他共聚单体LLDPE的特性? 线型低密度聚乙烯，分子中一般只有短支链存在；机械性能介于高密度和低密度聚乙烯两者之间；熔点比普通低密度聚乙烯高15℃；耐低温性能也比低密度聚乙烯好；耐环境应力开裂性比普通低密度聚乙烯高数十倍。

低密度聚乙烯（LDPE）

低密度聚乙烯（LDPE）的生产工艺用氧或过氧化物等作引发剂，使乙烯聚合为低密度聚乙烯的方法。

乙烯经二级压缩后进入反应器，在压力100～300MPa、温度200～300℃及引发剂作用下聚合为聚乙烯，反应物经减压分离，使未反应的乙烯回收后循环使用，熔融状的聚乙烯在加入塑料助剂后挤出造粒。

LDPE的特性：低密度聚乙烯，是无色、半透明颗粒，分子中有长支链，分子间排列不紧密；低温韧性很高。

聚乙烯的加工与应用

聚乙烯可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工，广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用杂品等。

（1）聚乙烯应用薄膜

低密度聚乙烯总产量的一半以上经吹塑制成薄膜，这种薄膜有良好的透明性和一定的抗拉强度，广泛用作各种食品、衣物、医药、化肥、工业品的包装材料以及农用薄膜。也可用挤出法加工成复合薄膜用于包装重物。

1975年以来，高密度聚乙烯薄膜也得到发展，它的强度高、耐低温、防潮，并有良好的印刷性和可加工性。

线型低密度聚乙烯的最大用途也是制成薄膜，其强度、韧性均优于低密度聚乙烯，耐刺穿性和刚性也较好，透明性虽较差，仍稍优于高密度聚乙烯。

此外，还可以在纸、铝箔或其他塑料薄膜上挤出涂布聚乙烯涂层，制成高分子复合材料。

（2）聚乙烯应用中空制品

高密度聚乙烯强度较高，适宜作中空制品。如牛奶瓶、去污剂瓶；可用吹塑法制成