聚乙烯的性能特点及应用分析

1.一般性能

聚乙烯为白色蜡状半透明材料，柔而韧，比水轻，无臭、无味、无毒，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，但由于其为线性分子，可缓慢溶于某些有机溶剂，且不发生溶胀。工业上为方便使用和贮存，通常在聚合后加入适量的塑料助剂进行造粒，制成半透明的颗粒状物料。聚乙烯易燃，燃烧时有蜡味，并伴有熔融滴落现象。聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度，也与聚合工艺及后期造粒过程中加入的塑料助剂有关。

2.力学性能

PE是典型的软而韧的聚合物。除冲击强度较高外，其他力学性能的绝对值在塑料材料中都是较低的。PE密度增大，除韧性以外的力学性能都有所提高。低密度聚乙烯（LDPE）由于支化度大，结晶度低，密度小，各项力学性能较低，但韧性良好，耐冲击。高密度聚乙烯（HDPE）支化度小，结晶度高，密度大，拉伸强度、刚度和硬度较高，韧性较差些。相对分子质量增大，分子链间作用力相应增大，所有力学性能，包括韧性也都提高。几种PE的力学性能见表1-1。

表1-1 几种PE的力学性能

（续）

注：几种PE简称的中文名见1.1.2节。

3.热性能

PE受热后，随温度的升高，结晶部分逐渐熔化，无定形部分逐渐增多。其熔点与结晶度和结晶形态有关。HDPE的熔点为125～137℃，MDPE的熔点为126～134℃，LDPE的熔点为105～115℃。相对分子质量对PE的熔融温度基本上无影响。

PE的玻璃化温度（T_g）随相对分子质量、结晶度和支化程度的不同而不同，而且因测试方法不同有较大差别，一般在-50℃以下。PE在一般环境下韧性良好，耐低温性（耐寒性）优良，PE的脆化温度（T_b）为-80～-50℃，随相对分子质量增大脆化温度降低，如超高相对分子质量聚乙烯的脆化温度低于-140℃。

PE的热变形温度（T_HD）较低，不同PE的热变形温度也有差别，LDPE为38～50℃（0.45MPa，下同），MDPE为50～75℃，HDPE为60～80℃。PE的最高连续使用温度不算太低，LDPE为82～100℃，MDPE为105～121℃，HDPE为121℃，均高于聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC）。PE的热稳定性较好，在惰性气体气氛中，其热降解温度超过300℃。

PE的比热容和热导率较大，不宜作为绝热材料选用。PE的线性膨胀系数在（15～30）×10^-5K^-1之间，其制品尺寸随温度改变变化较大。

几种PE的热性能见表1-2。(www.xing528.com)

表1-2 几种PE的热性能

4.电性能

PE分子结构中没有极性基团，因此具有优异的电性能，几种PE的电性能见表1-3。PE的体积电阻率较高，介电常数和介质损耗因数较小，几乎不受频率的影响，因而适宜于制备高频绝缘材料。它的吸湿性很小，小于0.01%，电性能不受环境湿度的影响。尽管PE具有优良的介电性能和绝缘性，但由于耐热性不够高，作为绝缘材料使用，只能达到Y级（工作温度≤90℃）。

表1-3 几种PE的电性能

5.化学稳定性

PE是非极性结晶聚合物，具有优良的化学稳定性。室温下它能耐酸、碱和盐类的水溶液，如盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨、氢氧化钠、氢氧化钾以及各类盐溶液（包括具有氧化性的高锰酸钾溶液和重铬酸盐溶液等），即使在较高的浓度下对PE也无显著作用。但浓硫酸和浓硝酸及其他氧化剂对聚乙烯有缓慢侵蚀作用。

PE在室温下不溶于任何溶剂，但溶度参数相近的溶剂可使其溶胀。随着温度的升高，PE结晶逐渐被破坏，大分子与溶剂的作用增强，当达到一定温度后PE可溶于脂肪烃、芳香烃、卤代烃等。如LDPE能溶于60℃的苯中，HDPE能溶于80～90℃的苯中，超过100℃后二者均可溶于甲苯、三氯乙烯、四氢萘、十氢萘、石油醚、矿物油和石蜡中。但即使在较高温度下PE仍不溶于水、脂肪族醇、丙酮、乙醚、甘油和植物油中。

PE在大气、阳光和氧的作用下易发生老化，具体表现为伸长率和耐寒性降低，力学性能和电性能下降，并逐渐变脆、产生裂纹，最终丧失使用性能。为了防止PE的氧化降解，便于贮存、加工和应用，一般使用的PE原料在合成过程中已加入了稳定剂，可满足一般的加工和使用要求。如需进一步提高耐老化性能，可在PE中添加抗氧剂和光稳定剂等。

6.卫生性

PE分子链主要由碳、氢构成，本身毒性极低，但为了改善PE性能，在聚合、成型加工和使用中往往需添加抗氧剂和光稳定剂等塑料助剂，可能影响到它的卫生性。树脂生产厂家在聚合时总是选用无毒助剂，且用量极少，一般树脂不会受到污染。

PE长期与脂肪烃、芳香烃、卤代烃类物质接触容易引起溶胀，PE中有些低相对分子质量组分可能会溶于其中，因此，长期使用PE容器盛装食用油脂会产生一种蜡味，影响食用效果。