聚乙烯树脂及其重要性能和用途介绍

聚乙烯树脂（polyethylene，简称PE），是由乙烯单体聚合而成的一种热塑性树脂，包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯可以用于注塑、挤出、流延等成型方法，制品应用于工业、农业、日常生活等各领域，如各类薄膜、容器，各种用途的管材、型材及各类的塑料制件。

（1）聚乙烯牌号

为方便使用者选择适宜聚乙烯塑料，我国制定了聚乙烯树脂国家标准《GB/T 1845.1—2016 塑料 聚乙烯PE模塑和挤出材料第1部分：命名系统和分类基础》，对聚乙烯树脂的牌号的标注进行统一的规范。例如：牌号PE-FSB-23 D045树脂，其标注说明见图4-1。

图4-1 PE树脂牌号标注说明

第一组符号表示聚乙烯的缩写代号，即PE。

第二组符号表明聚乙烯树脂用途或加工方法，及重要性能和添加剂。其中：F代表挤出薄膜或片用树脂（如果是用于压延树脂，则应改为C；用于涂覆树脂则为H）；S表示添加有润滑剂；B表示添加有抗粘连剂。

第三组数字“23”表示树脂的密度范围为0.921～0.925g/cm³；

第四组符号：D表示熔体流动速率的测试条件为190℃和21.6N标准负荷；045表示该树脂的熔体流动速率在0.30～0.60g/10min范围内。

（2）聚乙烯分类与性能

聚乙烯品种多达几百个，常见有：低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、线型低密度聚乙烯（LLDPE）及一些具有特殊性能的品种，如超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）、交联聚乙烯（VPE）和氯化聚乙烯（CPE）等乙烯基共聚物。

按其合成聚合压力的不同，聚乙烯可分为高压聚合法、低压聚合法和中压聚合法。用三种方法聚合的聚乙烯，它们的结构、密度和性能又各有特点。

聚乙烯属于结晶性聚合物，密度小，无嗅、无味、无毒，易燃。常温下不溶于一般溶剂，耐酸、碱和各类盐类。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。

①低密度聚乙烯。低密度聚乙烯（LDPE）也称为高压聚乙烯，密度在 0.910～0.935g/cm³的范围，采用有机过氧化物为引发剂，在100～300MPa的高压下聚合而成的高压聚乙烯。低密度聚乙烯为乳白色蜡质半透明固体颗粒，无毒、无味，质轻，柔性，具有良好的延伸性、电绝缘性、化学稳定性、加工性能和耐低温性（可耐-70℃），软化点（90～100℃），熔点105～115℃。但与高密度聚乙烯相比，LDPE分子结构不够规整，结晶度较低（55%～65%），力学强度、隔湿性、隔气性和耐溶剂性较差。低密度聚乙烯的质量指标见国家标准《GB/T 11115—2009 聚乙烯（PE）树脂》。

LDPE成型加工性好，可采用注射、挤出、吹塑、旋转成型、涂覆、发泡工艺、热成型、热风焊、热焊接等成型工艺，主要产品有各类农膜、工业用包装膜、药品与食品包装薄膜、机械零件、日用品、建筑材料、电线、电缆绝缘、吹塑中空成型制品、涂层和人造革等。

②高密度聚乙烯。高密度聚乙烯（HDPE）采用齐格勒催化剂（有机金属或金属氧化物为催化剂），在低压条件下聚合而成的聚乙烯，又称低压聚乙烯。HDPE密度为0.955～0.965g/cm³，结晶度80%～90%，软化点125～135℃，熔点约125～137℃，脆化温度约-100～-70℃。常温下不溶于一般溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀。HDPE具有较高的刚性和韧性，介电性能、耐环境应力开裂性也较好。但耐老化性较差，耐环境应力开裂性能不如低密度聚乙烯，热氧化作用会使其性能下降，树脂中需加入抗氧剂和紫外线吸收剂等来改善这方面的不足。(www.xing528.com)

HDPE可以采用注射、挤出、吹塑、滚塑等成型方法，生产各类包装薄膜、结扎带，绳缆、渔网和编织用纤维、中空容器、管材、电线电缆、日用品及工业配件等产品。HDPE树脂的质量指标见《GB/T 11115—2009 聚乙烯（PE）树脂》标准中规定。标准中规定出不同成型制品方法所用原料质量等级。

③线性低密度聚乙烯。线形低密度聚乙烯（LLDPE）是乙烯与少量高级α-烯烃（如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等）在催化剂作用下，经高压或低压聚合而成的一种共聚物。

LLDPE为无毒、无味、无臭的乳白色颗粒，密度0.918～0.935g/cm³，耐酸、碱、有机溶剂，有良好的耐环境应力开裂性，耐冲击强度、耐撕裂强度等性能。相比LDPE，LLDPE具有强度较大、韧性好、耐热、耐寒性好等优点，且软化温度和熔融温度较高。LLDPE可通过注射、挤出、吹塑等成型方法生产各类薄膜、管材、中空容器、电线、电缆绝缘层等。

④超高相对分子质量聚乙烯。超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）相对分子质量达到300～600万，密度0.936～0.964g/cm³，热变形温度（0.46MPa）85℃，熔点130～136℃。UHMWPE具有耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀的优异热塑性工程塑料，广泛应用于机械、运输、纺织、造纸、矿业、农业、化工及体育运动器械等领域。UHMWPE具有优异的生理惰性，已在临床医学上推广使用，如心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节等。

但由于UHMWPE的熔融黏度高达108Pa·s，流动性极差，难用一般的机械加工方法进行加工，需要对加工设备的改造和工艺改进。目前，UHMWPE已由最初的压制-烧结成型发展为挤出、吹塑和注射成型以及其他特殊方法的成型。

⑤茂金属聚乙烯。茂金属聚乙烯（mPE）是1991年美国埃克森（Exxon）公司首次采用茂金属催化剂生产聚乙烯，其相对分子质量分布窄，分子链结构和组成分布均一，具有优异的力学性能和光学性能，是近年来迅速发展的一类新型高分子树脂。MPE薄膜品级具有较低的熔点和明显的熔区，并且在韧性、透明度、热黏性、热封温度、低气味方面等明显优于传统聚乙烯，可用于生产重包装袋、金属垃圾箱内衬、食品包装、拉伸薄膜等，已被广泛应用于包装、电气绝缘制品等。

（3）PE成型工艺条件

聚乙烯属于结晶性塑料，吸湿小，熔体黏度低，流动性能好，可以直接用挤出、注射、流延等常用的塑料成型方法进行成型生产。PE加工工艺要注意以下几点：

①PE成型加工温度取决于其相对分子质量、密度和结晶度。一般LDPE在180℃左右，HDPE在220℃左右，最高成型加工温度一般不超过280℃，成型前一般不需干燥。

②除UHM-PE外，一般PE的熔体流动性较好，成型时工艺控制应采用高压注射，料温均匀，填充速度快，保压充分。模具设计注意选择浇口位置，防止产生缩孔和变形。不宜用直接浇口，以防收缩不均，内应力增大。

③熔融状态下PE具有氧化倾向，成型加工尽量减少熔体与空气的接触，以及物料在高温下的停留时间。

④PE的熔体黏度对剪切速率敏感，随剪切速率的增大下降得较多。当剪切速率超过临界值后，易出现熔体破裂等流动缺陷。

⑤制品的结晶度取决于成型加工中冷却速率。不论采取快速冷却还是缓慢冷却，要尽量使制品各部分冷却速率均匀一致，以免产生内应力，降低制品的力学性能。

⑥PE的成型收缩大，一般成型收缩率为1.5%～5.0%，方向性明显，易变形翘曲，冷却速度宜慢，模具应设冷料穴，并有冷却系统。