高密度聚乙烯(HDPE)
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，但這種塑膠還沒達到成熟水平。這種通用材料還在不斷開發其新的用途和市場。
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。除去稀釋劑後，聚乙烯顆粒或粉粒被乾燥並按劑量加入添加劑，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。用複式反應器生產窄MDW的聚合物所用催化劑也可用 於生產寬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。
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）。該聚合物不吸濕並具有好的防水蒸汽性，可用於包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介
電強度高，使其很適用於電線電纜。中到高分子量等級具有極好的抗衝擊性，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數的適當結合：密度、分子量、分子量分布和添加劑。不同的催化劑被用於生產定製特殊性能聚合物。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。
特點
a.薄膜的延伸性小，抗張強度、耐衝擊強度大。
b.化學穩定性、防潮性、耐 熱性、耐油性均優於LDPE薄膜。
c.辦透明，外觀為乳白色，表面光澤差。
d.熱封合容易，能重複熱封。
e.耐熱性較好，且在低溫下也能表現出較好的強度。
f.無毒、無味、無臭
密度
：這是決定HDPE特性的主要變數，雖然被提到的4種變數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，也經常用於改進聚合物性能，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係。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）密度範圍0．926～0．940g／CC。其它分類法有時把
MDPE歸類於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
性（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能，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。較低的密度改進其衝擊強度和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，在一個較寬分子量範圍內
均聚物具有不同的密度。
分子量
（MW）：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下速率有關。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範圍是40 000～300 000，重均分子量大致與熔融指數範圍相對應，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），它等於重均分子量（MW）除以數均分子量（Mn）。所有HDPE品級的這個指數
範圍是4—30。窄MWD提供了在模塑過程中的低翹曲性和高衝擊性。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，並防止製成品在使用中氧化。抗靜電添加劑用於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性並可經常在戶外套用，如電線、電纜、槽池村層或管子。
加工和套用：PE可用很寬的不同加工法製造。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：用於擠塑生產的品級一般具有小於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品級更適於擠塑，因為它們具有更高的生產速度，較低的模口壓力而且熔體斷裂趨勢減少。PE有許多擠塑用途，如電線、電
纜、軟管、管材和型材。管材套用範圍從用於天然氣小截面黃管到48in直徑用於工業和城市管道的厚壁黑管。大直徑中空壁管用作混
凝土製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裡是由PE製成的，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、槽罐襯裡、盤盆防護罩、運輸箱和罐。一種大量的增長迅速的片材套用是地膜或池底村里，這是基於MDPE具有韌性、耐化
學性和不滲透性。
吹塑：在美國銷售的 HDPE1／3以上用於吹塑用途。這些範圍從裝漂白劑、機油、洗滌劑、牛奶和蒸餾水的瓶子到大型冰櫃、
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，與用於片材和熱成型套用級相似，故相似品級可以採用。
注射：吹塑通常用於製造更小的容器（小於16oz），用於包裝藥品、洗髮液和化妝品。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後期修整步驟。儘管有某些窄MWD品級用於改進表面光潔度，一般使用中寬到寬MWD品
級。
注塑：HDPE有數不清的套用，範圍從可重複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
品和塗料罐；高抗環境應力開裂套用，如小型發動機燃料箱和90－gal垃圾罐。
滾塑：採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並流動。滾塑使用兩類PE：通用和可交聯類。通用級
MDPE／HDPE通常的密度範圍從 0．935到 0．945g／CC，具有窄MWD，使產品具有高衝擊性和最小的翹曲，其熔體指數範圍
一般為3—8。更高MI品級通常不適用，因為它們不具備滾塑製品希望的衝擊性和抗環境應力開裂性。
高性能滾塑套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，而後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唯一適用於大型容器，範圍從500－gal運輸各種化學品儲罐到20，000－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用於薄膜，通用低密度PE（LDPE）或線性低密PE（LLDPE）
都可用。HDPE薄膜級一般用於要求優越的拉伸性和極好的防滲性的地方。例如，HDPE膜常用於商品袋、雜貨袋和食物包裝。
回收利用
HDPE是塑膠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套用。主要的
回收利用是將 25％的回收材料，例如後消費回收物（PCR），與純HDPE經再加工後用於製造不與食物接觸的瓶子。
