簡介
聚
乙烯是半結(jié)晶熱塑性材料。它們的
化學(xué)結(jié)構(gòu)、
分子量、
聚合度和其他性能很大程度上均依賴于使用的聚合方法。聚合方法決定了支鏈的類型和支鏈度。
結(jié)晶度取決于聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和加工條件。
聚乙烯對于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機(jī)械作用)是很敏感的，耐熱老化性差。聚乙烯的性質(zhì)因品種而異，主要取決于分子結(jié)構(gòu)和密度。采用不同的生產(chǎn)方法可得不同密度(0.91～0.96g/cm3）的產(chǎn)物。聚乙烯可用一般
熱塑性塑料的成型方法(見
塑料加工)加工。用途十分廣泛，主要用來制造薄膜、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等，并可作為電視、雷達(dá)等的高頻
絕緣材料。隨著
石油化工的發(fā)展，聚乙烯生產(chǎn)得到迅速發(fā)展，產(chǎn)量約占塑料總產(chǎn)量的1/4。1983年世界聚乙烯總生產(chǎn)能力為24.65Mt，在建裝置能力為3.16Mt。
近年來在核物理，天體物理，反應(yīng)堆運行中運用聚乙烯作為漫化劑來測
聚乙烯結(jié)構(gòu)式
量中子。對核物理的研究做出了自己的貢獻(xiàn).
聚乙烯(PE)塑料一種，我們常常提的方便袋就是聚乙烯(PE).聚乙烯是結(jié)構(gòu)最簡單的高分子，也是應(yīng)用最廣泛的高分子材料。它是由重復(fù)的–CH2–單元連接而成的。聚乙烯是通過乙烯（CH2=CH2 ）的加成聚合而成的。
聚乙烯的性能取決于它的聚合方式。在中等壓力(15-30大氣壓)
有機(jī)化合物催化條件下進(jìn)行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。這種條件下聚合的聚乙烯分子是線性的，且分子鏈很長，分子量高達(dá)幾十萬。如果是在高壓力(100-300MPa)，高溫(190–210C)，過氧化物催化條件下
自由基聚合，生產(chǎn)出的則是低密度聚乙烯(LDPE)，它是支化結(jié)構(gòu)的。
結(jié)構(gòu)式
CH2=CH2+CH2=CH2+······→—CH2—CH2—CH2—CH2······
簡寫：nCH2=CH2→—[—CH2—CH2—CH2—CH2—]—
聚合壓力大小：高壓、中壓、低壓；
聚合實施方法：淤漿法、溶液法 、氣相法；
產(chǎn)品密度大小：高密度、中密度、低密度、線性低密度；
聚乙烯
產(chǎn)品分子量：低分子量、普通分子量、超高分子量。
生產(chǎn)方法
分為高壓法（由高壓工藝從乙烯合成，其合成壓力100~300MPa，溫度為150~275℃，0.05%~0.1%的氧或過氧化物作為
催化劑； 合成或在攪拌罐中間歇發(fā)生，或在管式反應(yīng)器中連續(xù)發(fā)生）、低壓法、中壓法三種。高壓法用來生產(chǎn)低密度聚乙烯，這種方法開發(fā)得早，用此法生產(chǎn)的聚乙烯至今約 占聚乙烯總產(chǎn)量的2/3，但隨著生產(chǎn)技術(shù)和催化劑的發(fā)展，其增長速度已大大落后于低壓法。低壓法就其實施方法來說，有淤漿法、溶液法和氣相法。淤漿法主要 用于生產(chǎn)
高密度聚乙烯，而溶液法和氣相法不僅可以生產(chǎn)高密度聚乙烯，還可通過加共聚單體，生產(chǎn)中、低密度聚
聚乙烯
乙烯，也稱為線型低密度聚乙烯。近年來，各種低壓法工藝發(fā)展很快。中壓法僅菲利浦公司至今仍在采用，生產(chǎn)的主要是高密度聚乙烯。
聚乙烯特性
聚乙烯無臭，無毒，手感似蠟，具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可達(dá)-70～-100℃)，化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸)，常溫下不溶于一般
溶劑，吸水性小，但由于其為線性分子可緩慢溶于某些
有機(jī)溶劑，且不發(fā)生溶脹，電絕緣性能優(yōu)良；但聚乙烯對于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機(jī)械作用)是很敏感的，耐熱老化性差。
聚乙烯的性質(zhì)因品種而異，主要取決于分子結(jié)構(gòu)和密度。
種類
?。?） LDPE：低密度聚乙烯、
高壓聚乙烯
?。?）LLDPE：
線形低密度聚乙烯
?。?）MDPE：中密度聚乙烯、雙峰樹脂
?。?）HDPE：高密度聚乙烯、低壓聚乙烯
?。?）UHMWPE：超高分子量聚乙烯
?。?）改性聚乙烯：CPE、交聯(lián)聚乙烯（PEX）
?。?）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
烯烴（如辛烯POE、環(huán)烯烴）的共聚物、乙烯-不飽和酯共聚物（EAA、 EMAA 、EEA、EMA、EMMA、EMAH）
分子量達(dá)到3，000，000-6，000，000的線性聚乙烯稱為超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的強(qiáng)度非常高，可以用來做防彈衣。
主要方法：
聚乙烯
液相法（又分為溶液法和淤漿法）和氣相法（物料在反應(yīng)器中的相態(tài)類型）。我國主要采用
齊格勒催化劑的淤漿法。
條件與過程描述：純度99%以上的乙烯在催化劑
四氯化鈦和
一氯二乙基鋁存在下，在壓力0.1-0.5MPa和溫度65-75℃的汽油中聚合得到HDPE的淤漿。經(jīng)醇解破壞殘余的催化劑、中和、水洗，并回收汽油和未聚合的乙烯，經(jīng)干燥、造粒得到產(chǎn)品。
化學(xué)名稱：聚乙烯
英文名稱：Polyethylene（簡稱PE）
比重:0.94-0.96克/立方厘米成型收縮率：1.5-3.6% 成型溫度：140-220℃
特點：耐腐蝕性，電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良，可以氯化，
化學(xué)交聯(lián)、輻照交聯(lián)改性，可用
玻璃纖維增 強(qiáng)。低壓聚乙烯的熔點，剛性，硬度和強(qiáng)度較高，吸水性小，有良好的電性能和耐輻射性；高壓聚乙烯的柔軟性，伸長率，沖擊強(qiáng)度和滲透性較好;超高分子量聚乙 烯沖擊強(qiáng)度高，耐疲勞，耐磨. 低壓聚乙烯適于制作耐腐蝕零件和絕緣零件；高壓聚乙烯適于制作薄膜等;超高分子量聚乙烯適于制作減震，耐磨及傳動零件。
成型特性
1．結(jié)晶料，吸濕小，不須充分干燥，流動性極好流動性對壓力敏感，成型時宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度快，保壓充分.不宜用直接澆口，以防收縮不均，內(nèi)應(yīng)力增大。注意選擇澆口位置，防止產(chǎn)生縮孔和變形.
2．收縮范圍和收縮值大，方向性明顯，易變形翹曲。冷卻速度宜慢，模具設(shè)冷料穴，并有冷卻系統(tǒng).
3．加熱時間不宜過長，否則會發(fā)生分解。
4．軟質(zhì)塑件有較淺的側(cè)凹槽時，可強(qiáng)行脫模.
5．可能發(fā)生融體破裂，不宜與有機(jī)溶劑接觸，以防開裂
聚乙烯類產(chǎn)品
產(chǎn)品類別
聚乙烯（PE）是通用合成樹脂中產(chǎn)量最大的品種，主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、線型低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及一些具有特殊性能的產(chǎn)品。
聚乙烯物理性能
聚乙烯為白色蠟狀半透明材料，柔而韌，比水輕，無毒，具有優(yōu)越的介電性能。易燃燒且離火后繼續(xù)燃燒。透水率低，對有機(jī)蒸汽透過率則較大。聚乙烯的透明 度隨結(jié)晶度增加而下降在一定結(jié)晶度下，透明度隨分子量增大而提高。高密度聚乙烯熔點范圍為132-135oC，低密度聚乙烯熔點較低（112oC）且范圍 寬。
常溫下不溶于任何已知溶劑中，70oC以上可少量溶解于
甲苯、
乙酸戊
聚乙烯
酯、
三氯乙烯
等溶劑中
聚乙烯化學(xué)性能
聚乙烯有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，室溫下耐
鹽酸、
氫氟酸、
磷酸、
甲酸、胺類、
氫氧化鈉、
氫氧化鉀等各種化學(xué)物質(zhì)，
硝酸和
硫酸對聚乙烯有較強(qiáng)的破壞作用。聚乙烯容易光氧化、熱氧化、
臭氧分解，在紫外線作用下容易發(fā)生降解，碳黑對聚乙烯有優(yōu)異的光屏蔽作用。受輻射后可發(fā)生交聯(lián)、斷鏈、形成不飽和基團(tuán)等反映。
各類聚乙烯產(chǎn)品用途
高壓聚乙烯：一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、電線包裹層等
中低、壓聚乙烯：以注射成型制品及中空制品為主。
超高壓聚乙烯：由于超高分子聚乙烯優(yōu)異的綜合性能，可作為工程塑料使用。
熔點 140攝氏度
熔化焓292.88J/g
不同密度的聚乙烯
概況
LDPE是低密度聚乙烯的英文縮寫，即低密度高壓聚乙烯
HDPE是高密度聚乙烯的英文縮寫，即高密度低壓聚乙烯。
二者密度不同，一般密度大于0.94的為HDPE，小于0.925的為LDPE，在此之間的為MDPE（中密度聚乙烯）。
LDPE（低密度高壓聚乙烯）： 感官鑒別：手感柔軟：白色透明，但透明度一般，燃燒鑒別：燃燒火焰上黃下藍(lán)；燃燒時無煙，有
石蠟的氣味，熔融滴落，易拉絲
HDPE(高密度聚乙烯)：HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。某些種類的化學(xué)品會產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，例如腐蝕性
氧化劑（
濃硝酸），
芳香烴（
二甲苯）和鹵化烴 （
四氯化碳）。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強(qiáng)度高，使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級具有極好的抗沖擊性，在常溫甚至在-40℃低溫度下均如此。
低密度聚乙烯( LDPE)
通常用高壓法(147.17-196.2MPa)生產(chǎn)，故又稱為高壓聚乙烯。由于用高壓法生產(chǎn)的聚乙烯分子鏈中含有較多的長短支鏈(每1000個碳鏈 原子中含有的支鏈平均數(shù)21)，所以結(jié)晶度較低(45%-65%)，密度較小(0.910-0.925)，質(zhì)輕，柔性，耐低溫性、耐沖擊性較好。LDPE 廣泛用于生產(chǎn)薄膜、管材(軟)、電纜絕緣層和護(hù)套、人造革等。
高密度聚乙烯(HDPE)
主要是采用低壓生產(chǎn)，故又稱低壓聚乙烯。HDPE分子中支鏈少，結(jié)晶度高(85%-90%)，密度高(0.941-0.965)，具有較高的使用溫度，硬度、力學(xué)強(qiáng)度和耐化學(xué)藥品性較好。
聚乙烯
適用于中空吹塑、注塑和擠出各種制品(硬)，如各種容器、網(wǎng)、打包帶，并可用作電纜覆層、管材、異型材、片材等。
聚乙烯樹脂分類及性能
聚乙烯的種類：
?。?） LDPE：低密度聚乙烯（又稱高壓聚乙烯）
（2） LLDPE：線形低密度聚乙烯
?。?） MDPE：中密度聚乙烯
?。?） HDPE：高密度聚乙烯(又稱低壓聚乙烯)
（5） UHMWPE：超高分子量聚乙烯
?。?） 改性聚乙烯：
氯化聚乙烯（CPE）、交聯(lián)聚乙烯（PEX）
?。?） 乙烯共聚物：乙烯-丙烯共聚物（塑料）、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其它烯烴（如辛烯POE、環(huán)烯烴）的共聚物、乙烯-不飽和酯共聚物（EAA、 EMAA 、EEA、EMA、EMMA、EMAH）。分子量達(dá)到300萬-600萬的聚乙烯稱為超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的強(qiáng)度非常高， 可以用來做防彈衣。
LDPE樹脂
性質(zhì)：無味、無臭、無毒、表面無光澤、乳白色蠟狀顆粒，密度約0.920g/cm3，熔點130℃～145℃。不溶于水，微溶于
烴類、甲苯等。能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕，吸水性小，在低溫時仍能保持柔軟性，電絕緣性高。
生產(chǎn)工藝：主要有高壓管式法和釜式法兩種。從目前發(fā)展?fàn)顩r看，為降低反應(yīng)溫度和壓力，管式法工藝普遍采用低溫高活性引劑引發(fā)聚合體系，以高純度乙烯為主要原料，以丙烯/
丙烷等 為密度調(diào)整劑，使用高活性引發(fā)劑在約200℃～330℃、150-300MPa條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)。反應(yīng)器中引發(fā)聚合的熔融聚合物，必須要經(jīng)過高壓、中壓 和低壓冷卻、分離，高壓循環(huán)氣體經(jīng)過冷卻、分離后送入超高壓（300MPa）壓縮機(jī)入口，中壓循環(huán)氣體經(jīng)過冷卻、分離后送入高壓（30MPa）壓縮機(jī)入 口，而低壓循環(huán)氣體經(jīng)過冷卻、分離后送入低壓（0.5MPa）壓縮機(jī)循環(huán)利用，而熔融聚乙烯經(jīng)過高壓、低壓分離后送入造粒機(jī)，進(jìn)行水中切粒，在造粒時，企 業(yè)可以根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域，加入適宜的添加劑，顆粒經(jīng)包裝出廠。
用途：可以采用注塑、擠塑、吹塑等加工方法。主要用作農(nóng)膜、工業(yè)用包裝膜、藥品與食品包裝薄膜、機(jī)械零件、日用品、建筑材料、電線、電纜絕緣、涂層和
合成紙等。
LLDPE樹脂
性質(zhì)：由于LLDPE和LDPE的分子結(jié)構(gòu)明顯不同，性能也有所不同。與LDPE相比，LLDPE具有優(yōu)異的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能和電絕緣性，較高的耐熱性能，抗沖和耐穿刺性能等。
聚乙烯
生產(chǎn)工藝：LLDPE樹脂主要利用全密度聚乙烯裝置生產(chǎn)，代表性的生產(chǎn)工藝為Innovene工藝和UCC的Unipol工藝。
用途：通過注塑、擠出、吹塑等成型方法，生產(chǎn)薄膜、日用品、管材、電線電纜等。
HDPE樹脂
性質(zhì)：本色、圓柱狀或扁圓狀顆粒，顆粒光潔，粒子的尺寸在任意方向上應(yīng)為2mm～5mm，無機(jī)械雜質(zhì)，具熱塑性。粉料為本白色粉末，合格品允許有微黃色。常溫下不溶于一般溶劑，但在脂肪烴、芳香烴和鹵代烴中長時間接觸時能溶脹，在70℃以上時稍溶于甲苯、
醋酸中。在
空氣中加熱和受日光影響發(fā)生氧化作用。能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕。吸水性小，在低溫時仍能保持柔軟性，電絕緣性高。
生產(chǎn)工藝：采用氣相法和淤漿法二種生產(chǎn)工藝。其中，淤漿法環(huán)管生產(chǎn)工藝以菲利浦斯公司、Basell公司和北歐的北星環(huán)管工藝技術(shù)為代表。釜式淤漿法則以日本三井公司CX工藝為代表。
用途：采用注塑、吹塑、擠塑、
滾塑等成型方法，生產(chǎn)薄膜制品、日用品及工業(yè)用的各種大小中空容器、管材、包裝用的壓延帶和結(jié)扎帶，繩纜、
魚網(wǎng)和編織用纖維、電線電纜等。
【-CH2-CH2-】n 簡稱PE，是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹脂。在工業(yè)上，也包括乙烯與少量α－烯烴的共聚物。聚乙烯無臭，無毒，手感似 蠟，具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可達(dá)-70～-100℃)，化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸)，常溫下不溶于一般溶 劑，吸水性小，電絕緣性能優(yōu)良；但聚乙烯對于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機(jī)械作用)是很敏感的，耐熱老化性差。聚乙烯的性質(zhì)因品種而異，主要取決于分子結(jié)構(gòu)和密度。 采用不同的生產(chǎn)方法可得不同密度(0.91～0.96g/cm3）的產(chǎn)物。聚乙烯可用一般熱塑性塑料的成型方法(見塑料加工)加工。用途十分廣泛，主要用 來制造薄膜、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等，并可作為電視、雷達(dá)等的高頻絕緣材料。隨著石油化工的發(fā)展，聚乙烯生產(chǎn)得到迅速發(fā)展，產(chǎn)量約占塑料總 產(chǎn)量的1/4。1983年世界聚乙烯總生產(chǎn)能力為24.65Mt，在建裝置能力為3.16Mt。
沿革
1933年，英國卜內(nèi)門化學(xué)工業(yè)公司發(fā)現(xiàn)乙烯在高壓下可聚合生成聚乙烯。此法于1939年工業(yè)化，通稱為高壓法。1953年聯(lián)邦德國 K.齊格勒發(fā)現(xiàn)以TiCl4-Al(C2H5)3為催化劑，乙烯在較低壓力下也可聚合。此法由聯(lián)邦德國赫斯特公司于1955年投入工業(yè)化生產(chǎn)，通稱為低壓 法聚乙烯。50年代初期，美國菲利浦石油公司發(fā)現(xiàn)以氧化鉻-硅鋁膠為催化劑，乙烯在中壓下可聚合生成高密度聚乙烯，并于1957年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。60年 代，加拿大杜邦公司開始以乙烯和 α－烯烴用溶液法制成低密度聚乙烯。1977年，
美國聯(lián)合碳化物公司和陶氏化學(xué)公司先后采用低壓法制成低密度聚乙烯，稱作線型低密度聚乙烯，其中以聯(lián)合碳化物公司的氣相法最為重要。線型低密度聚乙烯性能與低密度聚乙烯相似，而又兼有高密度聚乙烯的若干特性，加之生產(chǎn)中能量消耗低，因此發(fā)展極為迅速，成為最令人注目的新合成樹脂之一。
低壓法的核心技術(shù)在于催化劑。德國齊格勒發(fā)明的TiCl4-Al(C2H5)3體
聚乙烯
系為
聚烯烴的 第一代催化劑，催化效率較低，每克鈦約得數(shù)千克聚乙烯。1963年比利時索爾維公司首創(chuàng)以鎂化合物為載體的第二代催化劑，催化效率達(dá)每克鈦得數(shù)萬至數(shù)十萬 克聚乙烯。采用第二代催化劑還可省去脫除催化劑殘渣的后處理工序。以后又發(fā)展了氣相法高效催化劑。1975年，意大利蒙特愛迪生集團(tuán)公司研制成可省去造粒 而直接生產(chǎn)球狀聚乙烯的催化劑，被稱作第三代催化劑，是高密度聚乙烯生產(chǎn)的又一變革。
分類
有多種分類方法，主要按密度（圖1）分類：①高密度聚乙烯，是不透明的白色粉末，造粒后為乳白色顆粒，分子為線型結(jié)構(gòu)，很少支化現(xiàn)象，是較典型的結(jié)晶
高聚物。 機(jī)械性能均優(yōu)于低密度聚乙烯，熔點比低密度聚乙烯高，約126～136℃，其脆化溫度比低密度聚乙烯低，約-100～-140℃。②低密度聚乙烯，是無 色、半透明顆粒，分子中有長支鏈，分子間排列不緊密。③線型低密度聚乙烯，分子中一般只有短支鏈存在，機(jī)械性能介于高密度和低密度聚乙烯兩者之間，熔點比 普通低密度聚乙烯高15℃，耐低溫性能也比低密度聚乙烯好，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性比普通低密度聚乙烯高數(shù)十倍。此外，按生產(chǎn)方法可分為低壓法聚乙烯、中壓法聚 乙烯和高壓法聚乙烯（表1），聚乙烯的生產(chǎn)方法不同，其密度及熔體指數(shù)（表示流動性）也不同（圖2）。按分子量可分為低分子量聚乙烯、普通分子量聚乙烯和 超高分子量聚乙烯（表2）。
性能
一般性能
聚乙烯樹脂為無毒、無味的白色粉末或顆粒，外觀呈乳白色，有似蠟的手感，吸水率低，小于0.01%。聚乙烯膜透明，并隨結(jié)晶度的提高而降低。聚乙烯膜 的透水率低但透氣性較大，不適于保鮮包裝而適于防潮包裝。易燃、氧指數(shù)為17.4，燃燒時低煙，有少量熔融落滴，火焰上黃下籃，有石蠟氣味。聚乙烯的耐水 性較
好。制品表面無極性，難以粘合和印刷，經(jīng)表面處理有所改善。支鏈多其耐光降解和耐氧化能力差。
力學(xué)性能
聚乙烯的力學(xué)性能一般，拉伸強(qiáng)度較低，抗蠕變性不好，耐沖擊性好。沖擊強(qiáng)度LDPE>LLDPE>HDPE，其他力學(xué)性能LDPE<LLDPE<HDPE。主要受密度、結(jié)晶度和
相對分子質(zhì)量的影響，隨著這幾項指標(biāo)的提高，其力學(xué)性能增大。耐環(huán)境應(yīng)力開裂性不好，但當(dāng)相對分子質(zhì)量增加時，有所改善。耐穿刺性好，其中LLDPE最好。
熱學(xué)性能
聚乙烯的耐熱性不高，隨相對分子質(zhì)量和結(jié)晶度的提高有所改善。耐低溫性能好，脆性溫度一般可達(dá)－50℃以下；并隨相對分子質(zhì)量的增大，最低可達(dá)－140℃。聚乙烯的線膨脹系數(shù)大，最高可達(dá)（20～24）×10－5/K。熱導(dǎo)率較高。
電學(xué)性能
因聚乙烯無極性，所以具有介電損耗低、介電強(qiáng)度大的電性能優(yōu)異，即可以做調(diào)頻絕緣材料、耐電暈性塑料，又可以做高壓絕緣材料。
環(huán)境性能
聚乙烯屬于
烷烴惰 性聚合物，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。在常溫下耐酸、堿、鹽類水溶液的腐蝕，但不耐強(qiáng)氧化劑如發(fā)煙硫酸、濃硝酸和鉻酸等。聚乙烯在60℃以下不溶于一般溶劑， 但與脂肪烴、芳香烴、鹵代烴等長期接觸會溶脹或龜裂。溫度超過60℃后，可少量溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松節(jié)油、礦物油
及石蠟中；溫度高于100℃，可溶于四氫化萘。
由于聚乙烯分子中含有少量雙鍵和醚鍵，其耐候性不好，日曬、雨淋都會引
起老化，需要加入抗氧劑和光穩(wěn)定劑改善。
加工特性
因LDPE、HDPE的流動性好，加工溫度低，粘度大小適中，分解溫度低，在
惰性氣體中高溫度300℃不分解，所以是一種加工性能很好的塑料。但LLDPE的粘度稍高，需要增加電機(jī)功率20%～30%；易發(fā)生熔體破裂，需增加口模間隙和加入加工助劑；加工溫度稍高，可達(dá)200～215℃。聚乙烯的吸水率低，加工前不
需要干燥處理。
聚乙烯熔體屬于非牛頓流體，粘度隨溫度的變化波動較小，而剪切速率的增加下降快，并呈線性關(guān)系，其中以LLDPE的下降最慢。
聚乙烯制品在冷卻過程中容易結(jié)晶，因此，在加工過程中應(yīng)注意模溫。以控制制品的結(jié)晶度，使之具有不同的性能。聚乙烯的成型收縮率大，在設(shè)計模具時一定要考慮。
聚乙烯的熔體流動速率與制品種類的關(guān)系如下表所示
聚乙烯熔體流動速率與制品種類的關(guān)系
|
用途 |
熔體流動速率，g/10min |
|
LDPE |
LLDPE |
HDPE |
吹塑薄膜
重包裝薄膜
擠出平膜
單絲、扁絲
管材、型材
中空吹塑容器
電纜絕緣層
注塑制品
涂覆
旋轉(zhuǎn)成型 |
0.3~8.0
0.1~1.0
1．4 ~2.5
－
0.1 ~5.0
0.3 ~0.5
0.2 ~0.4
1．5 ~50
20 ~200
0.75 ~20 |
0.3 ~3.3
0.1 ~1.6
2．5 ~4.0
1．0 ~2.0
0.2 ~2.0
0.3 ~1.0
0.4 ~1.0
2．3 ~50
3．3 ~11
1．0 ~25 |
0.5 ~8.0
3．0 ~6.
－
0.25 ~1.2
0.1 ~5.0
0.2 ~1.5
0.5 ~8.0
2．0 ~20
5．0 ~10
3．0 ~20 |
聚乙烯的用途
|
用途 |
占樹脂的比例 |
制品 |
|
薄膜類制品 |
LDPE的50%
HDPE的10%
LLDPE的70% |
用于食品、日用品、蔬菜、收縮、自粘、垃圾等輕質(zhì)包裝膜，地膜、棚膜、保鮮膜等。
重包裝膜，撕裂膜、背心袋等。
包裝膜，垃圾袋、保鮮袋、超薄地膜等。 |
|
注塑制品 |
HDPE的30%
LDPE的10%
LLDPE的10% |
日用品如：盆、筒、簍、盒等，周圍箱、瓦楞箱、暖瓶殼、杯、臺、玩具等。 |
|
中空制品 |
以HDPE為主 |
用于裝食品油、酒類、汽油及化學(xué)試劑的桶，玩具 |
|
管材類制品 |
以HDPE為主 |
給水、輸氣、灌溉、穿線、吸管、筆芯、用的管材，化妝品、藥品、鞋油、牙膏等用的管材。 |
|
絲類制品 |
圓絲用HDPE
扁絲用HDPE和LLDPE |
漁網(wǎng)、纜繩、工業(yè)濾網(wǎng)、民用紗窗等。
紡織袋、布、撕裂膜。 |
|
電纜制品 |
以LDPE為主 |
電纜絕緣和保護(hù)材料 |
|
其他制品 |
HDPE、LLDPE
LDPE |
打包帶
型材 |
生產(chǎn)方法
分為高壓法、低壓法、中壓法三種。高壓法用來生產(chǎn)低密度聚乙烯，這種方法開發(fā)得早，用此法生產(chǎn)的聚乙烯至今約占聚乙烯總產(chǎn)量的2/3，但隨著生產(chǎn)技術(shù) 和催化劑的發(fā)展，其增長速度已大大落后于低壓法。低壓法就其實施方法來說，有淤漿法、溶液法和氣相法。淤漿法主要用于生產(chǎn)高密度聚乙烯，而溶液法和氣相法 不僅可以生產(chǎn)高密度聚乙烯，還可通過加共聚單體，生產(chǎn)中、低密度聚乙烯，也稱為線型低密度聚乙烯。近年來，各種低壓法工藝發(fā)展很快。中壓法僅菲利浦公司至 今仍在采用，生產(chǎn)的主要是高密度聚乙烯。
高壓法 用氧或過氧化物等作引發(fā)劑，使乙烯聚合為低密度聚乙烯的方法。乙烯經(jīng)二級壓縮后進(jìn)入反應(yīng)器(圖3)，在壓力100～300MPa、溫度200～300℃及 引發(fā)劑作用下聚合為聚乙烯，反應(yīng)物經(jīng)減壓分離，使未反應(yīng)的乙烯回收后循環(huán)使用，熔融狀的聚乙烯在加入塑料助劑后擠出造粒。（見彩圖）
所用聚合反應(yīng)器有管式反應(yīng)器(管長可達(dá) 2000m)和釜式反應(yīng)器兩種。管式法流程的單程轉(zhuǎn)化率20%～34%，單線年生產(chǎn)能力100kt。釜式法流程的單程轉(zhuǎn)化率20%～25%，單線年生產(chǎn)能力180kt。
低壓法 分淤漿法、溶液法和氣相法三種，除溶液法外，聚合壓力都在2MPa以下。一般步驟有催化劑的配制、乙烯聚合、聚合物的分離和造粒等。
?、儆贊{法 生成的聚乙烯不溶于溶劑而呈淤漿狀。淤漿法聚合條件溫和，易于操作，常用烷基鋁作活化劑，
氫氣作分子量調(diào)節(jié)劑，多采用釜式反應(yīng)器。由聚合釜出來的聚合物淤漿經(jīng)閃蒸釜、氣液分離器到粉料干燥機(jī)，然后去造粒（圖4）。生產(chǎn)過程中還包括溶劑回收、溶劑精制等步驟。采用不同的聚合釜串聯(lián)或并聯(lián)的組合方式，可以得到不同分子量分布的產(chǎn)品。
②溶液法 聚合在溶劑中進(jìn)行，但乙烯和聚乙烯均溶于溶劑中，反應(yīng)體系為均相溶液。反應(yīng)溫度(≥140℃)、壓力(4～5MPa)較高。特點是聚合時間 短，生產(chǎn)強(qiáng)度大，可兼產(chǎn)高、中、低三種密度的聚乙烯，能較好地控制產(chǎn)品的性質(zhì)；但溶液法所得聚合物分子量較低，分子量分布窄，固體物含量較低。
?、蹥庀喾ā∫蚁┰跉鈶B(tài)下聚合， 一般采用流化床反應(yīng)器。催化劑有鉻系和鈦系兩種，由貯罐定量加入到床層內(nèi)，用高速乙烯循環(huán)以維持床層流態(tài)化，并排除聚合反應(yīng)熱。生成的聚乙烯從反應(yīng)器底部 出料（圖5）。反應(yīng)器的壓力約2MPa，溫度85～100℃。氣相法是生產(chǎn)線型低密度聚乙烯
聚乙烯
最主要的方法，氣相法省去了溶劑回收和聚合物干燥等工序，且比溶液法節(jié)省投資15%和操作成本10%。為傳統(tǒng)高壓法投資的30%，操作費的1/6。因而得到了迅速發(fā)展。但氣相法在產(chǎn)品質(zhì)量及品種上有待進(jìn)一步改進(jìn)。
中壓法 用負(fù)載于
硅膠上的鉻系催化劑，在環(huán)管反應(yīng)器中，使乙烯在中壓下聚合，生產(chǎn)高密度聚乙烯。
加工和應(yīng)用 可用吹塑、擠出、注射成型等方法加工，廣泛應(yīng)用于制造薄膜、中空制品、纖維和日用雜品等。在實際生產(chǎn)中，為了提高聚乙烯對紫外線和氧化作用的穩(wěn)定性，改善 加工及使用性能，需加入少量塑料助劑。常用的紫外線吸收劑為鄰羥基二苯甲酮或其烷氧基衍生物等，炭黑是優(yōu)良的紫外線屏蔽劑。此外，還加入
抗氧劑、潤滑劑、著色劑等，使聚乙烯的應(yīng)用范圍更加擴(kuò)大。
聚乙烯樹脂生產(chǎn)方法及工藝
聚乙烯生產(chǎn)方法：聚乙烯按聚合壓力可以分為高壓法、中壓法、低壓法；按介質(zhì)來分可以分為淤漿法、溶液法、氣相法。
主要生產(chǎn)工藝：目前世界上擁有聚乙烯技術(shù)的公司很多，擁有LDPE技術(shù)的有7家，LLDPE和全密度技術(shù)的企業(yè)有10家，HDPE技術(shù)的企業(yè)有12 家。從技術(shù)發(fā)展情況來看，高壓法生產(chǎn)的LDPE是PE樹脂生產(chǎn)中技術(shù)最成熟的方法，釜式法和管式法工藝技術(shù)均已成熟，目前這兩種生產(chǎn)工藝技術(shù)同時并存。國 外各公司普遍采用低溫高活性催化劑引發(fā)聚合體系，可降低反應(yīng)溫度和壓力。
高壓法生產(chǎn)LDPE將向大型化、管式化方向發(fā)展。而低壓法生產(chǎn)HDPE和LLDPE，主要采用鈦系和絡(luò)系催化劑，歐洲和日本大多采用鈦系催化劑，而美國大多采用絡(luò)系催化劑。
目前世界上主要應(yīng)用的聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)共用11種，我國的PE生產(chǎn)工藝有8種。
?。?）高壓管式和釜式反應(yīng)工藝
?。?）三井化學(xué)低壓淤液法CX工藝
?。?）BP氣相法Innovene生產(chǎn)工藝
?。?）雪佛龍-菲利蒲斯公司雙環(huán)管反應(yīng)器LPE工藝
?。?）
北歐化工北星（Bastar）雙峰工藝
（6）低壓氣相法Unipol工藝
?。?）巴賽爾聚烯烴公司Hostalen工藝
?。?）Sclartech溶液法生產(chǎn)工藝
催化劑技術(shù)：催化劑是PE工工藝關(guān)鍵部分，也是其技術(shù)開發(fā)的焦點。特別是1991年
茂金屬催化劑在美國實現(xiàn)了工業(yè)化，使得PE生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。
國內(nèi)外聚乙烯工業(yè)現(xiàn)狀
目前世界各大PE生產(chǎn)企業(yè)大都已涉足茂金屬PE（mPE）生產(chǎn)領(lǐng)域，如陶氏化學(xué)、伊士曼、旭化成、阿托菲納、雪佛龍-菲利浦斯等公司。
日本旭化成化學(xué)購買陶氏化學(xué)的茂金屬催化劑專利Insite，采用淤漿法生產(chǎn)工藝生產(chǎn)茂金屬高密度聚乙烯（mHDPE），牌號為Creolex。由于 性能優(yōu)越，mPE1995年進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展以來，全球mPE樹脂的消費量每年翻一番。預(yù)計到2010年，全球mPE產(chǎn)能將達(dá)到1700萬噸，其 中：mLLDPE為7
聚乙烯
00萬噸、mHDPE為600萬噸。
目前PE催化劑已經(jīng)發(fā)展到第三代，日本三井化學(xué)和陶氏化學(xué)合作開發(fā)出新一代茂金屬（Post-metallocene）催化劑。與傳統(tǒng)茂金屬和Z-N型催化劑不同，該催化劑可使極性單體如甲基
丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯等與烯烴共聚，從而可用于開發(fā)具有粘結(jié)性、耐油性及氣體阻隔性能的全新聚烯烴樹脂。
我國非常重視PE生產(chǎn)技術(shù)，PE生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新一直被列入國家技術(shù)創(chuàng)新計劃項目。針對國內(nèi)PE生產(chǎn)以氣相法工藝為主，產(chǎn)品牌號切換困難、過渡料多的問 題，近年來國內(nèi)PE生產(chǎn)企業(yè)紛紛開展了以現(xiàn)有聚乙烯生產(chǎn)技術(shù)改造為依托，氣相法聚乙烯冷凝、超冷凝工藝和淤漿法聚乙烯外循環(huán)工藝的開發(fā)工作，并取得實效。
目前我國Uuipol工藝的大部分生產(chǎn)裝置已經(jīng)采用國產(chǎn)冷凝技術(shù)進(jìn)行了改擴(kuò)建，產(chǎn)量已經(jīng)超出裝置原設(shè)計能力120%～200%。
薄膜 低密度聚乙烯總產(chǎn)量的一半以上經(jīng)吹塑制成薄膜，這種薄膜有良好的透明性和一定的抗拉強(qiáng)度，廣泛用作各種食品、衣物、醫(yī)藥、化肥、工業(yè)品的包裝材料以及農(nóng)用薄膜(見彩圖)。也可用擠出法加工成
復(fù)合薄膜用 于包裝重物。1975年以來，高密度聚乙烯薄膜也得到發(fā)展，它的強(qiáng)度高、耐低溫、防潮，并有良好的印刷性和可加工性。線型低密度聚乙烯的最大用途也是制成 薄膜，其強(qiáng)度、韌性均優(yōu)于低密度聚乙烯，耐刺穿性和剛性也較好，透明性雖較差，仍稍優(yōu)于高密度聚乙烯。此外，還可以在紙、鋁箔或其他
塑料薄膜上擠出涂布聚乙烯涂層，制成高分子復(fù)合材料。
中空制品 高密度聚乙烯強(qiáng)度較高，適宜作中空制品?？捎么邓芊ㄖ瞥善俊⑼?、罐、槽等容器，或用澆鑄法制成槽車罐和貯罐等大型容器。
管板材 擠出法可生產(chǎn)聚乙烯管材，高密度聚乙烯管強(qiáng)度較高，適于地下鋪設(shè)。擠出的板材可進(jìn)行二次加工。也可用發(fā)泡擠出和發(fā)泡注射法將高密度聚乙烯制成低泡沫塑料，作臺板和建筑材料(見建筑用
高分子材料)。
纖維 中國稱為乙綸，一般采用低壓聚乙烯作原料，紡制成合成纖維。乙綸主要用于生產(chǎn)
漁網(wǎng)和繩索，或紡成短纖維后用作絮片，也可用于工業(yè)耐酸堿織物。目前已研制出超高強(qiáng)度
聚乙烯纖維（強(qiáng)度可達(dá)3～4GPa），可用作
防彈背心，汽車和海上作業(yè)用的復(fù)合材料。
雜品 用注射成型法生產(chǎn)的雜品包括日用雜品、人造花卉、周轉(zhuǎn)箱（見彩圖）、小型容器、自行車和拖拉機(jī)的零件等。制造結(jié)構(gòu)件時要用高密度聚乙烯。
聚乙烯改性 聚乙烯的改性品種主要有氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯和共混改性品種。
氯化聚乙烯 以氯部分取代聚乙烯中的氫原子而得到的無規(guī)氯化物。氯化是在光或過氧化物的引發(fā)下進(jìn)行的，工業(yè)上主要采用水相懸浮法來生產(chǎn)。由于原料聚乙烯的分子量及其分 布、支化度及氯化后的氯化度、氯原子分布和殘存結(jié)晶度的不同，可得到從橡膠狀到硬質(zhì)塑料狀的氯化聚乙烯。主要用途是作聚氯乙烯的改性劑，以改善聚氯乙烯抗 沖擊性能。氯化聚乙烯本身還可作為電絕緣材料和地面材料。
氯磺化聚乙烯 當(dāng)聚乙烯與含有
二氧化硫的氯作用時，分子中的部分氫原子被氯和少量的磺酰氯(-SO2Cl)基團(tuán)取代，就得到氯磺化聚乙烯。主要的工業(yè)制法為懸浮法。氯磺化聚乙烯耐臭氧、耐化學(xué)腐蝕、耐油、耐熱、耐光、耐磨和抗拉強(qiáng)度較好，是一種綜合性能良好的彈性體，可用以制作接觸食品的設(shè)備部件。
交聯(lián)聚乙烯 采用輻射法（X射線、電子射線或紫外線照射等）或化學(xué)法（過氧化物或有機(jī)硅交聯(lián)）使線型聚乙烯成為網(wǎng)狀或體型的交聯(lián)聚乙烯。其中有機(jī)硅交 聯(lián)法工藝簡單，操作費用低，且成型與交聯(lián)可分步進(jìn)行，宜采用吹塑和注射成型。交聯(lián)聚乙烯的耐熱性、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性及機(jī)械性能均比聚乙烯有較大提高，適于 作大型管材、
電纜電線以及滾塑制品等。
聚乙烯的共混改性 將線型低密度聚乙烯和低密度聚乙烯摻混后，就可用于加工薄膜及其他制品，產(chǎn)品性能比低密度聚乙烯好。聚乙烯和
乙丙橡膠共混可制得用途廣泛的熱塑性彈性體。
茂金屬聚乙烯
茂金屬聚乙烯是一種新穎熱塑性塑料，是90年代聚烯烴工業(yè)最重要的技術(shù)進(jìn)展，是繼LLDPE生產(chǎn)技術(shù)后的一項重要革新。由于它是使用茂金屬(MAO) 為聚合催化劑生產(chǎn)出來的聚乙烯，因此，在性能上與傳統(tǒng)的
Ziegler-Natta催化劑聚合而成的PE有顯著的不同。茂金屬催化劑用于合成茂金屬聚乙烯獨特的優(yōu)良性能和應(yīng)用，引起了市場的普遍關(guān)注，許多世界著名大型石化公司投入巨大人力、物力競相開發(fā)和研究，成為聚烯烴工業(yè)乃至整個塑料工業(yè)的熱門話題。
早期，茂金屬催化劑用于乙烯聚合只能得到分子量為2～3萬的蠟狀物，而且催化活性不高，沒有實用意義，因而沒有引起重視和推廣。直到1980年，德國 漢堡大學(xué)Kaminsky教授發(fā)現(xiàn)用二茂基氯鋯（CP2ZrCl2）和甲基鋁氧烷（MAO）組合的共催化劑在甲苯溶液中進(jìn)行乙烯聚合，催化劑活性能高達(dá) 106g-PE/g-Zr，反應(yīng)速度與酶反應(yīng)速度相當(dāng)。MAO是二甲基鋁和水在聚合體系以外條件下合成的高齊聚度甲基鋁氧烷。Kaminsky教授的發(fā)現(xiàn) 給茂金屬催化劑研究注入了活力，吸引了眾多公司參與開發(fā)和研究，并取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。1991年美國?？松‥xxon）公司首次實現(xiàn)了茂金屬催化劑用 于聚烯烴工業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)出第一批茂金屬聚乙烯（mPE），其商品名是“Exact”。
茂金屬聚烯烴中以mPE的發(fā)展最快和較成熟，主要品種為線型低密度聚乙烯（LLDPE）和甚低密度聚乙烯（VLDPE）。mPE有兩個系列，一類是以 包裝領(lǐng)域為主要目標(biāo)的薄膜用品級，另一類是以辛烯-1為共聚單體的塑性體，稱為POP（Polyolefine Plastmer）。mPE薄膜品級具有較低的熔點和明顯的熔區(qū)，并且在韌性、透明度、熱粘性、熱封溫度、低氣味方面等明顯優(yōu)于傳統(tǒng)聚乙烯，可用于生產(chǎn)重 包裝袋、金屬垃圾箱內(nèi)襯、食品包裝、拉伸薄膜等。
目前，茂金屬線型低密度聚乙烯消費量占線型低密度聚乙烯總消費量的15%左右，預(yù)計到2010年這一比例將達(dá)到22%。據(jù)統(tǒng)計，目前世界上茂金屬聚乙 烯年產(chǎn)量約為1500多萬噸，其中用于食品包裝領(lǐng)域的產(chǎn)品約占總消費量的36%，非食品包裝約占47%，其他方面（醫(yī)藥、汽車和建筑等）約占17%。
聚乙烯在合成樹脂中產(chǎn)量最大、發(fā)展最快、品種開發(fā)最活躍，能否實現(xiàn)聚乙烯的高性能化，很大程度上取決于催化劑的性能。茂金屬催化劑具有優(yōu)異的催化共聚能力，它能使大多數(shù)共聚體與乙烯共聚，并且能夠使極性單體
催化聚合，而使用傳統(tǒng)催化劑很難實現(xiàn)；在環(huán)烯聚合方面，傳統(tǒng)催化劑只能開環(huán)聚合，而用茂金屬催化劑能雙鍵加成聚合。
因為許多發(fā)達(dá)國家紛紛采用茂金屬線型低密度聚乙烯替代常規(guī)的線型低密度聚乙烯，今后茂金屬線型低密度聚乙烯的年均消費增長率將高于線型低密度聚乙烯， 達(dá)到15%。未來發(fā)達(dá)國家線型低密度聚乙烯產(chǎn)量增長的近一半將來自于茂金屬線型低密度聚乙烯，預(yù)計美國市場茂金屬線型低密度聚乙烯需求量將增長至2009 年的134萬噸。
聚乙烯行業(yè)的發(fā)展
聚乙烯（PE）是中國通用
合成樹脂中應(yīng)用最廣泛的品種，主要用來制造薄膜、容器、管道、單絲、
電線電纜、日用品等，并可作為電視、雷達(dá)等的高頻絕緣材料。隨著
石油化工的發(fā)展，聚乙烯生產(chǎn)得到迅速發(fā)展，產(chǎn)量約占塑料總產(chǎn)量的1/4。中國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，為合成樹脂工業(yè)營造了有利的發(fā)展氛圍，聚乙烯（PE）產(chǎn)業(yè)更是以較快的速度增長。
2008年1-6月，全國聚乙烯樹酯累計產(chǎn)量為3，520，250.09噸，比上年同期增長了2.36%。2008年1-6月，中國進(jìn)口初級形狀的乙 烯聚合物2，537，799，893.00千克，用匯4，085，020，175.00美元；出口初級形狀的乙烯聚合物97，449，745.00千克， 創(chuàng)匯金額為152，849，306.00美元。
在2008-2011年間，亞太地區(qū)的聚乙烯新項目主要位于中國、印度和韓國，中國將繼續(xù)成為動力源泉。中國正成為世界上最大的PE薄膜和包裝袋出口國，大量供應(yīng)北美、西歐和日本。另外各行業(yè)對薄膜、
編織袋、管材、電纜料、中空容器、周轉(zhuǎn)箱等制品需求旺盛將帶動聚乙烯消費量增長。因此中國聚乙烯產(chǎn)能仍將快速增長，預(yù)計到2010年中國聚乙烯產(chǎn)量將達(dá)到1700萬噸左右，需求量將達(dá)到1414萬噸，市場開發(fā)前景看好。