高密度聚乙烯（HDPE）的优势与应用

与聚丙烯相比，高密度聚乙烯对氧化作用的敏感性要差一些，所以通常所需添加的稳定剂量也较少。与聚丙烯相似，抗氧剂可在合成至造粒的各个阶段加入。关于对抗氧剂的变色性、挥发性、抽出稳定性等性能的要求则与聚丙烯的情况一样，但是，添加剂在聚乙烯中的相容性比在聚丙烯中要差。

（一）加工稳定性

高密度聚乙烯的成型加工温度通常为180～280℃，偶尔达到300℃。作为长效热稳定剂的酚类抗氧剂也是有效的加工稳定剂，但若与亚磷酸酯或磷酸酯合用，则效果更好^［141］。

在前面机理部分，已谈到乙烯基对交联反应的重要性。采用菲利浦（Phillips）工艺生产的高密度聚乙烯在加工时主要发生交联（表1－5－14）。用传统的Ziegler－Natta生产的高密度聚乙烯主要发生断链（表1－5－15）。近年来出现的新型Ziegler－Natta催化剂，会引起高密度聚乙烯发生交联（参见表1－5－16）。酚类抗氧剂与亚磷酸酯或磷酸酯合用，比单独使用酚类抗氧剂为优。

表1－5－14 菲利浦型高密度聚乙烯加工稳定性^*

注：*多次挤出，260℃，100r/min。

表1－5－15 Ziegler型高密度聚乙烯的加工稳定性^*

注：*多次挤出，260℃，100r/min。

表1－5－16 Ziegler型高密度聚乙烯的加工稳定性^*

注：*多次挤出，260℃，100r/min；聚乙烯含0.05%硬脂酸钙+0.013% AO－3。

高相对分子质量高密度聚乙烯（PE－HMW）的加工稳定性

高相对分子质量（达100万）高密度聚乙烯具有重要的工业意义，由于其力学性能，它特别适用于特殊应用，例如大型容器和高强度薄膜。由于加工温度较高（220～260℃）和较长停留时间，适当的稳定化处理非常重要，轻微的降解或交联都会对制品的质量造成很大影响。(www.xing528.com)

由于高相对分子质量和高熔体黏度，用多次挤出来测试高相对分子质量聚乙烯的加工稳定性并非易事。通常使用小型混合器（布拉本德塑性计）。在常温下扭矩和转速作为测试时间的函数而记录下来。扭矩的增加说明交联的开始，同时也是诱导期的终点。可以认为，诱导期是稳定剂性能的一个度量^{［95，141］}。尽管酚类抗氧剂本身可以在聚丙烯和高密度聚乙烯的某些应用中提供适当的加工稳定性，但在高相对分子质量高密度聚乙烯中，酚类抗氧剂必须与亚磷酸酯或磷酸酯合用，才能提供所需的加工稳定性。典型的数据参见表1－5－17。

表1－5－17 高分子量高密度聚乙烯（菲利浦型）的加工稳定性^*

注：*用布拉本德塑性计测定，在空气氛围下，220℃，50r/min。

（二）长效热稳定性

高密度聚乙烯的长效热稳定性一般通过热烘箱老化来测试，其终点不如聚丙烯那样显而易见，因为不出现粉化现象。但可以通过弯曲试验或用红外光谱测定羰基指数（DIN53383，第二部分）来确定。表1－5－18和表1－5－19分别给出两种不同类型的高密度聚乙烯的热烘箱老化数据。从表中可见，除了两个例外，热烘箱寿命随抗氧剂浓度而增加。类似于聚丙烯，对于高密度聚乙烯，只有高相对分子质量抗氧剂才能提供适当的长效稳定作用，甚至在100℃温度下。

表1－5－18 酚类抗氧剂对Ziegler型高密度聚乙烯热氧化稳定性的影响^*

注：*HDPE（ρ＝0.957g/cm³），0.5mm 模压试片含0.1%硬脂酸钙，在120℃下热烘箱老化至弯曲试验出现脆裂。

表1－5－19 酚类抗氧剂对菲利浦型高密度聚乙烯热氧化稳定性的影响^*

注：*HDPE（ρ＝0.962g/cm³），0.5mm 模压试片，在120℃下热烘箱老化至弯曲试验出现脆裂。

与聚丙烯相比，含硫协同剂只偶尔用于高密度聚乙烯。使用时应优先使用DLTDP（S－3），DSTDP（S－1）次之，因为DSTDP与高密度聚乙烯的相容性较差。

使用高相对分子质量HALS可以明显提高高密度聚乙烯的长效热稳定性^{［125－127］}。