HDPE是壹種由乙烯聚合生產的熱塑性聚烯烴。雖然1956推出了HDPE，但是這種塑料還沒有達到成熟的程度。這種通用材料仍在開發新的用途和市場。
主要特性
HDPE是壹種高結晶度的非極性熱塑性樹脂。原來HDPE的外觀是乳白色的，在細截面上有壹定程度的半透明。PE對大多數家用和工業用化學品具有優異的耐受性。某些種類的化學品會引起化學腐蝕，如腐蝕性氧化劑(濃硝酸)、芳香烴(二甲苯)和鹵代烴(四氯化碳)。該聚合物不吸收水分，具有良好的抗水汽性，可用於包裝目的。HDPE具有良好的電性能，尤其是高介電強度，這使得它非常適合用於電線和電纜。中高分子量等級具有優異的抗沖擊性，即使在常溫下，甚至在-40F的低溫下。各種等級的HDPE的獨特特征是四個基本變量的適當組合:密度、分子量、分子量分布和添加劑。不同的催化劑用於生產具有特殊性能的定制聚合物。這些變量結合起來生產不同用途的HDPE等級；實現性能的最佳平衡。
密度
這是決定HDPE特性的主要變量，雖然提到的四個變量確實起著交互作用。乙烯是聚乙烯的主要原料，少數其他單體，如1-丁烯、L-丙二烯或1-辛烯，常用來改善聚合物性能。對於HDPE，上述單體的含量壹般不超過1%-2%。* * *聚單體的加入略微降低了聚合物的結晶度。這種變化壹般用密度來衡量，密度與結晶速率成線性關系。根據美國通用分類，HDPE的密度為0.940g/根據ASTM D1248。c或以上；中密度聚乙烯(MDPE)的密度範圍為0.926至0.940克/立方厘米。其他分類有時將MDPE歸類為高密度聚乙烯或LLDPE。均聚物具有最高的密度、最高的剛度、良好的抗滲透性和最高的熔點，但通常具有較差的抗環境應力開裂性(ESCR)。ESCR是聚乙烯抵抗由機械或化學應力引起的開裂的能力。較高的密度通常會提高機械強度，如拉伸強度、剛度和硬度；熱性能，例如軟化點溫度和熱變形溫度；不滲透性，例如空氣滲透性或水蒸氣滲透性。較低的密度提高了其沖擊強度和e-SCR。聚合物的密度主要受* * *單體加入量的影響，但受分子量的影響較小。高分子量百分比使密度略低。例如，均聚物在很寬分子量範圍內具有不同的密度。
生產和催化劑
PE最常見的生產方法是淤漿法或氣相法，少數采用溶液法生產。所有這些過程都是放熱反應，涉及乙烯單體、α-烯烴單體、催化劑體系(可能不止壹種化合物)和各種類型的烴稀釋劑。氫氣和壹些催化劑用於控制分子量。漿態反應器壹般是攪拌罐或更常用的大型環形反應器，其中漿料可以循環攪拌。當乙烯和單體(根據需要)與催化劑接觸時，將形成聚乙烯顆粒。除去稀釋劑後，幹燥聚乙烯顆粒或粉末顆粒，並根據劑量加入添加劑以生產粒料。配有雙螺桿擠出機的大型反應器的現代化生產線每小時可生產40000磅以上的聚乙烯。新型催化劑的開發有助於提高新牌號HDPE的性能。兩種最常用的催化劑是Philip的氧化鉻基催化劑和鈦化合物單烷基鋁催化劑。菲利普催化劑生產的高密度聚乙烯具有中等寬度的分子量分布；鈦單烷基鋁催化劑產生的分子量分布很窄。在復合反應器中用於生產窄MDW聚合物的催化劑也可用於生產寬MDW等級。例如，產生明顯不同分子量產物的兩個串聯反應器可以產生具有全寬分子量分布的雙峰分子量聚合物。
分子量
較高的分子量導致較高的聚合物粘度，但是粘度也與測試中使用的溫度和剪切速率有關。材料的分子量通過流變學或分子量測量來表征。壹般HDPE的等級分子量範圍為40 000 ~ 300 000，其重均分子量大致對應熔融指數範圍，即從65 438+000 ~ 0.029/65 438+00 min。通常，較高的MW(較低的熔體指數MI)提高了熔體強度、較好的韌性和ESCR，但是較高的MW使加工更容易。
該過程更加困難或者需要更高的壓力或溫度。
分子量分布(MWD):根據所用的催化劑和加工過程，PE的WD從窄到寬變化。
最常用的MWD測量指數是不均勻指數(HI)，它等於重均分子量(MW)除以數均分子量(Mn)。所有HDPE等級的指數範圍是4-30。狹窄的MWD在模塑過程中提供了低翹曲和高沖擊。中等至寬的MWD為大多數擠出工藝提供了可加工性。寬MWD還可以提高熔體強度和抗蠕變性。
添加劑
抗氧化劑的加入可以防止聚合物在加工過程中降解，防止成品在使用中氧化。抗靜電添加劑用於許多包裝等級，以減少瓶子或包裝對灰塵和汙垢的粘附。特定應用需要特殊的添加劑配方，例如與電線和電纜應用相關的銅抑制劑。通過添加抗紫外線添加劑可以獲得優異的耐候性和抗紫外線(或日光)性。沒有添加防紫外線或炭黑的PE，建議不要在戶外連續使用。高級炭黑顏料提供優異的抗紫外線性能，可經常用於戶外應用，如電線、電纜、水池或管道。
作業操作
聚乙烯可以通過多種不同的加工方法制造。以乙烯為主要原料，丙烯、1-丁烯和己烯為* * *聚合物，在催化劑的作用下，所得聚合物經閃蒸、分離、幹燥、造粒等過程，得到顆粒均勻的成品。包括例如片材擠出、薄膜擠出、管材或型材擠出、吹塑、註塑和旋轉模塑。
▲擠出:壹般用於擠出生產的牌號熔融指數小於1，MWD為中寬到寬幅。在加工過程中，低MI可以獲得合適的熔體強度。較寬的MWD等級更適合擠出，因為它們具有較高的生產速度、較低的模頭壓力和較低的熔體破裂傾向。
聚乙烯有許多擠出應用，如電線，電纜，軟管，管道和型材。管道的應用範圍從天然氣的小截面黃管到工業和城市管道的直徑48英寸的厚壁黑管。大直徑空心壁管作為雨水排水管和其他混凝土排水管的替代品正在迅速發展。
板材和熱成型:很多大型野餐冰箱的熱成型內襯是用PE做的，有韌性，重量輕，耐用。其他板材和熱成型產品包括擋泥板，坦克內襯，防油盤，運輸箱和坦克。大量快速增長的片材應用是塑料薄膜或池塘底村，這是基於MDPE的韌性，耐化學性和不滲透性。
▲吹塑:美國銷售的HDPE1/3以上用於吹塑。從裝有漂白劑、機油、清潔劑、牛奶和蒸餾水的瓶子到大型冰箱、汽車油箱和罐頭。吹塑等級的特性，如熔體強度、ES-Cr和韌性，與片材和熱成型應用中使用的特性相似，因此可以采用相似的等級。
註射吹塑通常用於制造包裝藥品、洗發水和化妝品的較小容器(小於16盎司)。這種工藝的壹個優點是瓶子的邊角被自動去除，不需要像壹般吹塑那樣的後期修整步驟。雖然壹些窄的MWD等級被用於改善表面光潔度，但是壹般使用中等寬度到寬的MWD等級。
▲註塑:HDPE的應用數不勝數，從可重復使用的薄壁飲料杯到5 GSL的易拉罐，消耗了中國生產的1/5的HDPE。壹般註塑級的熔融指數為5 ~ 10，有韌性的低流動性級和加工性的高流動性級。用途包括日用品和食品薄壁包裝；堅韌耐用的食物和油漆罐；高抗環境應力開裂應用，如小型發動機油箱和90加侖垃圾桶。
▲滾塑:這種方法加工的材料壹般都是粉碎成粉末，在熱循環中熔化流動。滾塑使用兩種類型的聚乙烯:通用型和可交聯型。通用MDPE/HDPE通常具有0.935-0.945g/cc的密度和窄的MWD，這使得產品具有高沖擊和最小的翹曲，其熔融指數壹般為3-8。更高的MI等級通常是不合適的，因為它們不具有滾塑產品所需的抗沖擊和抗環境應力開裂性。
高性能滾塑的應用利用了其化學可交聯等級的獨特性能。這些等級在成型周期的第壹階段具有良好的流動性，然後交聯形成其優異的耐環境應力開裂性和韌性。耐磨性和耐候性。可交聯PE僅適用於大型容器，從用於運輸各種化學品的500加侖儲罐到20，000加侖農用儲罐。
▲膜:PE膜壹般采用普通吹膜或平板擠出加工。大部分PE用於薄膜，壹般低密度聚乙烯(LDPE)或線性低密度聚乙烯(LLDPE)都可以。HDPE膜級壹般用在需要超強拉伸性和優異不滲透性的地方。例如，HDPE膜常用於商品袋、雜貨袋和食品包裝。
產品性能
高密度聚乙烯是無毒、無味、無臭的白色顆粒，熔點約為130℃，相對密度為0.941~0.960。它具有良好的耐熱和耐寒性，良好的化學穩定性，高剛性和韌性以及良好的機械強度。介電性能和耐環境應力開裂性也很好。
包裝、儲存和運輸
儲存時，應遠離火源並保溫。倉庫應保持幹燥整潔。禁止混入任何雜質，禁止日曬雨淋。運輸時應存放在清潔幹燥的有蓋車廂或艙內，不得有釘子等尖銳物體。嚴禁與易燃芳烴、鹵代烴等有機溶劑混合使用。
使再循環
HDPE是塑料回收市場中增長最快的部分。這主要是因為它易於再加工，具有最小的降解特性，並廣泛用於包裝應用。主要回收是25%的回收材料，如消費後回收產品(PCR)，用純HDPE再加工，制成不與食品接觸的瓶子。英文名低密度聚乙烯
適用於熱塑性塑料成型的各種成型工藝的塑料材料具有良好的加工性能，例如註射成型、擠出成型、吹塑成型、旋轉成型、塗布、發泡工藝、熱成型、熱空氣焊接和熱焊接。
主要應用
LDPE是壹種薄膜制品，適用於制作薄膜、再包裝薄膜、電纜絕緣材料、吹塑和發泡制品。
如農膜、地膜、農膜、菜棚膜等。包裝薄膜如糖果、蔬菜、冷凍食品包裝；液體包裝用吹塑薄膜(牛奶、醬油、果汁。豆腐、豆漿)；重包裝袋、收縮包裝膜、彈性膜、襯膜；建築薄膜、普通工業包裝薄膜和食品袋。LDPE還用於註塑產品，如小容器、蓋子、家庭用品、塑料花和註塑-拉伸-吹塑容器。醫療器械、醫藥和食品包裝材料、擠出管材和板材、電線電纜包層、異形材料、熱成型等產品；吹塑中空制品，如食品容器、乳制品和果醬、醫藥、化妝品、化工產品容器、罐體等。
制造方法
低密度聚乙烯按聚合方法可分為高壓法和低壓法。根據反應器的類型，可分為釜式法和管式法。以乙烯為原料，送入反應器，在引發劑的作用下，在高壓壓縮下進行聚合反應。在通過分離器將未反應的乙烯從來自反應器的材料中除去後，將其熔融、擠出、造粒、幹燥、混合並送至包裝。
產品性能
低密度聚乙烯是乳白色的珠子。無毒、無味、無臭、表面無光澤。密度為0.916 ~ 0.930克/立方厘米。柔軟，具有良好的延展性、電絕緣性、化學穩定性、加工性和耐低溫性(-70℃)，但機械強度、防潮性、耐氣性和耐溶劑性較差。分子結構不規則，結晶度(55%~65%)低，結晶熔點(108~126℃)也低。
包裝、儲存和運輸
產品采用聚乙烯重包裝薄膜袋包裝，可根據用戶需要增加聚丙烯編織袋作為外包裝。產品應儲存在清潔幹燥的倉庫中，並可通過火車、汽車和輪船運輸。儲運過程中應註意防火、防水、防曬、防塵、防汙染。運輸工具應保持清潔幹燥，無釘子等尖銳物體，需要有棚或篷布(LLDPE)，由乙烯和少量高級α-烯烴(如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)制成。)在催化劑的作用下。但根據ASTM D-1248-84，0.926 ~ 0.940g/cm3的密度範圍屬於中密度聚乙烯(MDPE)。新壹代LLDPE將其密度擴展到塑料體(0.890 ~ 0.91.5g/cm3)和彈性體(
常規LLDPE的分子結構的特點是其線性主鏈，很少或沒有長支鏈，但有壹些短支鏈。沒有長支鏈使得聚合物更加結晶。
壹般來說，LLDPE樹脂的特點是密度和熔融指數。密度由聚合物鏈中單體的濃度決定。* * *單體的濃度決定了聚合物中短支鏈的數量。短鏈的長度取決於單體的類型。* * *單體濃度越高，樹脂的密度越低。另外，熔融指數是樹脂平均分子量的反映，主要由反應溫度(溶液法)和鏈轉移劑的加入量(氣相法)決定。平均分子量與分子量分布無關，主要受催化劑類型影響。
LLDPE於20世紀70年代由美國聯合碳化物公司工業化生產，代表了聚乙烯催化劑和加工技術的重大變革，大大擴展了聚乙烯的產品範圍。LLDPE以其優異的性能和低廉的成本，通過用配位催化劑代替自由基引發劑，用低成本的氣相聚合代替高壓反應器，在較短的時間內在許多領域取代了LDPE。目前，LLDPE已經滲透到幾乎所有的傳統聚乙烯市場，包括薄膜、模具、管材和電線電纜。
LLDPE產品無毒、無味、無嗅，呈乳白色顆粒。與LDPE相比，具有強度高、韌性好、剛性強、耐熱、耐寒、耐環境應力開裂性好、抗撕裂、耐酸、耐堿、耐有機溶劑等優點。
2005年中國LLDPE產量為654.38+0.88萬噸，約占PE總產量的35.5%；消費量為355萬噸，占PE總消費量的33.8%。預計未來2 ~ 3年，LLDPE消費將繼續以8%左右的速度增長。按照目前12000元/噸的市場價格，中國LLDPE的市場規模已經超過400億元。
LLDPE的應用領域
LLDPE的主要應用領域是農用薄膜、包裝薄膜、電線電纜、管材和塗層產品。
線性低密度聚乙烯因其拉伸強度高、抗穿刺性和抗撕裂性好，主要用於制膜。2005年世界LLDPE消費量為65，438+0，665，438+0.7萬噸，同比增長6.4%。在消費結構中，薄膜產品仍占最大比重，消費量為11.9萬噸，占總消費量的73.6%，其次是註塑，消費量為11.48萬噸，約占LLDPE總消費量的71%。
2005年，中國LLDPE和低密度聚乙烯的總消費量為598萬噸，其中LLDPE的消費量為355萬噸，同比增長25.4%，占LLDPE/低密度聚乙烯總消費量的59.4%。低密度聚乙烯消費量為243萬噸，同比增長0.7%，占LLDPE/低密度聚乙烯總消費量的40.6%。
從LLDPE/LDPE的消費結構來看，薄膜仍然是消費最大的品種，消費量為485萬噸，占LLDPE/LDPE總消費量的77.5%，其中包裝薄膜31.3萬噸，占總消費量的50%；654.38+34.5萬噸農膜，占總消費量的22.5%；特種包裝膜37.6萬噸，占總消費量的6%。其次是註塑制品，消費量為55.7萬噸，占總消費量的8.9%。其次是塗層制品、管材和電線電纜，消費量分別為31.3萬噸、1.88萬噸和1.57萬噸，占總消費量的5%、3%和2.5%；其他消費量為654.38+0.88萬噸，占總消費量的3%。
從2003 ~ 2005年LLDPE/LDPE的消費情況來看，薄膜的消費比例壹直保持在77%左右，第二大品種註塑產品的消費比例壹直徘徊在9%左右。據預測，未來2 ~ 3年，雖然各品種的絕對消費量將繼續增加，但消費比例將基本維持現狀；由於包裝膜需求增長較快，農膜的消費比例將下降到20%左右。由於LLDPE性能的不斷提高，其應用領域也在不斷擴大，未來LLDPE的市場需求增長率將遠高於LDPE和HDPE。
LLDPE的分類
根據* * *的單體類型，LLDPE主要分為三種* * *聚合物:C4(丁烯-1)、C6(己烯-1)、C8(辛烯-1)。其中丁烯* * *聚合物是世界上最大的LLDPE樹脂，而己烯* * *聚合物是目前增長最快的LLDPE品種。在LLDPE樹脂中，* *單體的典型用量為5% ~ 10%重量，平均用量約為7%。茂金屬基LLDPE塑性體(mLLDPE)的平均單體含量是傳統LLDPE的3倍以上。圖表1為引用國外期刊10年全球三種LLDPE單體產量。
圖表1:1997 ~ 2007年全球三種LLDPE單體產量。
(圖表描述:丁烯:丁烯；己烯:己烯；辛烯:辛烯)
1984年底，當時的聯合碳素公司引進了己烯* * *聚LLDPE的生產，隨後是埃克森、美孚等公司。陶氏化學(Dow Chemical Company)的低壓溶出工藝幾乎都使用辛烯作為單體，加拿大NOVA Chemical Company的中壓溶出工藝也使用辛烯。辛烯* * * LLDPE樹脂的強度、抗撕裂性和加工性能稍好，但己烯* * *聚樹脂和辛烯* * *聚樹脂差別不大。目前己烯LLDPE樹脂的主要生產商有埃克森美孚化學公司(ExxonMobil Chemical Company)、伊士曼化學公司(Eastman Chemical Company)、Equistar公司(Isostar Company)和雪佛龍菲利普斯化學公司。此外，陶氏化學、Basell、Innovene和三星道達爾也生產己烯LLDPE。
與常用的丁烯單體相比，以己烯和辛烯為單體生產的LLDPE性能更好。LLDPE樹脂的最大用途在於生產薄膜。以長鏈α-烯烴(如己烯、辛烯)為* * *單體的LLDPE樹脂制成的薄膜和制品，在拉伸強度、沖擊強度、撕裂強度、耐穿刺性、耐環境應力開裂性等多方面都優於以丁烯為* * *單體的LLDPE樹脂。自20世紀90年代以來，國外聚乙烯制造商和用戶傾向於用己烯和辛烯代替丁烯。據報道，辛烯作為* * * *的單體時，樹脂性能未必比己烯* * * *有進壹步的提高，且價格較貴。因此，目前國外主要LLDPE生產商使用己烯替代丁烯的趨勢更加明顯。