HDPE之介紹
概述
高密度聚乙烯英文名稱為High Density Polyethylene簡稱為HDPEHDPE是一種結晶度高非極性的熱塑性樹脂原態HDPE的外表呈乳白色在微薄截面呈一定程度的半透明狀PE具有優良的耐大多數生活和工業用化學品的特性某些種類的化學品會產生化學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-40F低溫度下均如此
HDPE是一種由乙烯共聚生成的熱塑性聚烯烴雖然HDPE在1956年就已推出但這種塑料還沒達到成熟水平這種通用材料還在不斷開發其新的用途和市場
主要特性
HDPE是一種結晶度高非極性的熱塑性樹脂原態HDPE的外表呈乳 白色在微薄截面呈一定程度的半透明狀PE具有優良的耐大多數生活和工業用化學品的特性某些種類的化學品會產生化學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-40F低溫度下均如此各種等級HDPE的獨有特性是四種基本變量的適當結合密度分子量分子量分布和添加劑不同的催化劑被用于生產定制特殊性能聚合物這些變量相結合生產出不同用途的HDPE品級在性能上達到最佳的平衡
密度
這是決定HDPE特性的主要變量雖然被提到的4種變量確實起到相互影響作用乙烯是聚乙烯主要原料少數的其它共聚單體如1一丁烯l一己烯或1一辛烯也經常用于改進聚合物性能對HDPE以上少數單體的含量一般不超過1％－2％共聚單體的加入輕微地減小了聚合物的結晶度這種改變一般由密度來衡量密度與結晶率呈線性關系美國一般分類按ASTM D1248規定 HDPE的密度在 0．940g／C以上中密度聚乙烯（MDPE）密度范圍0．926～0．940g／CC其它分類法有時把MDPE歸類于HDPE或LLDPE均聚物具有最高密度最大的剛度良好的防滲透性和最高的熔點但一般具有很差抗環境應力開裂（ESCR）ESCR是PE抗由機械或化學應力所引起的開裂性的能力更高的密度一般改進了機械強度性例如拉伸強度剛度和硬度熱性能如軟化點溫度和熱變形溫度防滲透性如透氣性或水蒸氣透過性較低的密度改進其沖擊強度和E－SCR聚合物密度主要是受共聚單體加入的影響但較少程度也受分子量影響高分子量百分數使密度略有降低例如在一個較寬分子量范圍內均聚物具有不同的密度
生產和催化劑
PE最通常的生產方法是通過淤漿或氣相加工法也有少數用溶液相加工生產所有這些加工過程都是由乙烯單體a-烯烴單體催化劑體系（可能是不止一種化合物）和各種類型的烴類稀釋劑參與的放熱反應氫氣和一些催化劑用來控制分子量淤漿反應器一般為攪拌釜或是一種更常用的大型環形反應器在其中料漿可以循環攪拌當乙烯和共聚單體（根據需要）和催化劑一接觸就會形成聚 乙烯顆粒除去稀釋劑后聚乙烯顆?；蚍哿１桓稍锊磩┝考尤胩砑觿?span id="ndwnrbp" class="myIcon">就生產出粒料帶有雙螺桿擠出機的大型反應器的現代化生產線可每小時生產PE40000磅以上新的催化劑的開發為改進新等級HDPE的性能作出貢獻兩種最常用的催化劑種類是菲利浦的鉻氧化物為基礎的催化劑和鈦化合物一烷基鋁催化劑菲利浦型催化劑生產的HDPE有 中寬度分子量分布鈦一烷基鋁催化劑 生產的分子量分布窄用復式反應器生產窄MDW的聚合物所用催化劑也可用 于生產寬MDW品級舉例來說生產顯著不同分子量產 品的兩個串聯反應器可以生產出雙峰分子量聚合物這種聚合物具有全寬域的分子量分布
分子量
較高的分子量導致較高的聚合物粘度不過粘度也與測試所用的溫度和剪切速率有關用流變或分子量測量對材料的分子量進行表征HDPE的品級一般具有的分子量范圍是40 000～300 000重均分子量大致與熔融指數范圍相對應即從100～ 0． 029／10min通常地更高的MW（更低的熔融指數MI）增強了熔體強度更好韌性和ESCR但是更高MW使加工
過程更難或且需要更高的壓力或溫度
分子量分布（MWD）PE的WD根據使用的催化劑和加工過程而有從窄到寬的不同
最常用的MWD測量指數是不勻度指數（HI）它等于重均分子量（MW）除以數均分子量（Mn）所有HDPE品級的這個指數范圍是430窄MWD提供了在模塑過程中的低翹曲性和高沖擊性中到寬MWD提供了對多數擠塑過程的可加工性寬MWD也可改進熔體強度和抗蠕變性
添加劑
抗氧劑的加入可防止聚合物在加工過程中降解并防止制成品在使用中氧化抗靜電添加劑用于許多包裝品級以減少瓶子或包裝物對灰塵和污物的粘附特定的用途需要特殊的添加劑配方例如與電線電纜用途相關的銅抑制劑優良的耐氣候性和抗紫外線（或日光）可通過添加抗UV添加劑沒有添加抗紫外線或炭黑的PE建議不要持續在戶外使用高等級的炭黑顏料提供了優良的抗UV性并可經常在戶外應用如電線電纜槽池村層或管子
加工方法
PE可用很寬的不同加工法制造以乙烯為主要原料丙烯1-丁烯己烯為共聚體在催化劑的作用下采用淤漿聚合或氣相聚合工藝所得到的聚合物經閃蒸分離干燥造粒等工序獲得顆粒均勻的成品包括諸如片材擠塑薄膜擠出管材或型材擠塑吹塑注塑和滾塑
▲擠塑用于擠塑生產的品級一般具有小于1的熔體指數和中寬到寬的MWD在加工過程中低的MI可獲得適宜的熔體強度更寬MWD品級更適于擠塑因為它們具有更高的生產速度較低的?？趬毫Χ胰垠w斷裂趨勢減少
PE有許多擠塑用途如電線電纜軟管管材和型材管材應用范圍從用于天然氣小截面黃管到48in直徑用于工業和城市管道的厚壁黑管大直徑中空壁管用作混凝土制成的雨水排水管和其它下水道管線的替代物增長迅速
板材和熱成型許多大型野餐型冷藏箱的熱成型襯里是由PE制成的具有韌性重量輕和耐用性其它片材和熱成型產品包括擋泥板槽罐襯里盤盆防護罩運輸箱和罐一種大量的增長迅速的片材應用是地膜或池底村里這是基于MDPE具有韌性耐化學性和不滲透性
▲吹塑在美國銷售的 HDPE1／3以上用于吹塑用途這些范圍從裝漂白劑機油洗滌劑牛奶和蒸餾水的瓶子到大型冰箱汽車燃料箱和筒罐吹塑品級的特性指標如熔體強度ES－CR和韌性與用于片材和熱成型應用級相似故相似品級可以采用
注射-吹塑通常用于制造更小的容器（小于16oz）用于包裝藥品洗發液和化妝品這種加工過程的一個優點是生產瓶子自動去邊角不需象一般吹塑加工那樣的后期修整步驟盡管有某些窄MWD品級用于改進表面光潔度一般使用中寬到寬MWD品級
▲注塑HDPE有數不清的應用范圍從可重復使用的薄壁飲料杯到5－gsl罐消費國內生產的HDPE的1／5注塑品級一般熔體指數5～10有具有韌性較低流動性品級和具有可加工性的較高流動性品級用途包括日用品和食品薄壁包裝物有韌性耐用的食品和涂料罐高抗環境應力開裂應用如小型發動機燃料箱和90－gal垃圾罐
▲滾塑采用這種加工法的材料一般被粉碎成粉末料使其在熱循環中熔融并流動滾塑使用兩類PE通用和可交聯類通用級MDPE／HDPE通常的密度范圍從 0．935到 0．945g／CC具有窄MWD使產品具有高沖擊性和最小的翹曲其熔體指數范圍一般為38更高MI品級通常不適用因為它們不具備滾塑制品希望的沖擊性和抗環境應力開裂性
高性能滾塑應用系利用其化學可交聯品級的獨特性能這些品級在模塑周期的第一段流動性好而后交聯以形成其卓越的抗環境應力開裂性韌性耐磨性和耐氣候性可交聯PE唯一適用于大型容器范圍從500－gal運輸各種化學品儲罐到20000－gal農用儲箱
▲薄膜PE薄膜加工一般用普通吹膜加工或平擠加工法大多數PE用于薄膜通用低密度PE（LDPE）或線性低密PE（LLDPE）都可用HDPE薄膜級一般用于要求優越的拉伸性和極好的防滲性的地方例如HDPE膜常用于商品袋雜貨袋和食物包裝
產品性能
高密度聚乙烯為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它具有良好的耐熱性和耐寒性化學穩定性好還具有較高的剛性和韌性機械強度好介電性能耐環境應力開裂性亦較好
包裝與儲運
貯存時應遠離火源隔熱倉庫內應保持干燥整潔嚴禁混入任何雜質嚴禁日曬雨淋運輸應貯放在清潔干燥有頂棚的車廂或船艙內不得有鐵釘等尖銳物嚴禁與易燃的芳香烴鹵代烴等有機溶劑混運
回收利用
是塑料回收市場增長最快的一部分這主要因為其易再加工有最小限度的降解特性和其在包裝用途的大量應用主要的回收利用是將 25％的回收材料例如后消費回收物（PCR）與純HDPE經再加工后用于制造不與食物接觸的瓶子
