第一章 聚乙烯概述
1.1 聚乙烯发展史
聚乙烯（Polyethylene ，缩写为PE）是以乙烯为单体聚合制得的聚合物。工业上把乙烯均聚物，乙烯与α－烯烃（<8％）的共聚物都归入聚乙烯，聚烯塑料（Polyethylene Plastics ）是以聚乙烯为基材的塑料。
1933 年，英国帝国化学工业公司（ICI）公司在高压合成试验中，偶然发现了聚乙烯。此后，克服了高压聚合的技术困难，聚乙烯于1939 年开始工业化生产。此系最早生产的聚乙烯品种，现在称为低密度聚乙烯。1953 年，西德的齐格勒（Ziegler）博士采用有机金属化合物作催化剂，在低压下合成了高密度聚乙烯，并于1955 年工业化。与此几乎同时，美国菲利浦（Phillips）公司和美孚石油（Standard ）公司开发了中压法合成高密度聚乙烯技术。1959 年，在中、低压法生产聚乙烯的基础上，由乙烯与少量α－烯烃共聚制得的线型低密度聚乙烯首先在加拿大工业化。1977 年，美国联合碳化物（UCC ）公司开发了气相法生产线型低密度聚乙烯的新方法。随后，美国道化学（Dow Chemical ）公司，日本三井石油化学公司各自开发了溶液法生产线型低密度聚乙烯的新工艺。1958 年，具有非常优异性能的超高分子量聚乙烯在日本三
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井石油化学公司投入生产。自此以后，聚乙烯工业就开始蓬勃发展起来。
1.2聚乙烯性质
聚乙烯是最结构简单的高分子聚合物，也是应用最广泛的高分子材料。它是由重复的–CH2–单元连接而成的。聚乙烯通过乙烯CH2=CH2 加聚而成。聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。在中等压力（15~30 大气压），有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta 聚合而成的是高密度聚乙烯（HDPE）。这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的，且分子链很长，分子量高达几十万。如果是在高压力（1000~2000 大气压），高温（190~210℃），过氧化物催化条件下自由基聚合，生产出的则是低密度聚乙烯（LDPE），它是支化结构的。高密度聚乙烯（HDPE） 质地硬，韧，有弹性。大多数的高密度聚乙烯用于生产容器，如奶瓶，去污剂瓶等。这种聚乙烯分子量在200，000 到500，000。
低密度聚乙烯相对软一些，主要用于制造塑料薄膜。将乙烯与带有烷基的支化烯烃，如4-甲基-戊烯（4-methyl-1-pentene）共聚可以得到线性低密度聚乙烯（LLDPE）。分子量达到3，000，000～6，000，000 的线性聚乙烯称为超高分子量聚乙烯（UHMWPE）。超高分子量聚乙烯的强度非常高，可以用来做防弹衣。
聚乙烯是高分子有机化合物，由乙烯聚合而成，分为低分子量和高分子量两种，低分子量的一般呈液体状，无色、无味，不溶于水，密度为0.92 克
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／厘米， 可做润滑油和涂料；高分子量的一般呈固体状，乳白色，热塑性
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大，手摸有蜡感，密度在0.92～0.96 克／厘米之间。它的玻璃化温度为
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-78℃，熔点为100℃，无定型态密度（25℃）为0.855 g／cm，晶体密度（25℃）
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为1.00 g／cm。它耐腐蚀，绝缘性能好。高密度的聚乙烯具有刚性、硬度和机械强度大的特性，可以做容器、管道，也可以做高频的电绝缘材料，用于雷达和电视。它不溶于水，吸水性很小，就是对一些化学溶剂，如甲苯、醋酸等，也只有在70℃以上温度时才略有溶解。但是微粒状的聚乙烯，可以在15℃～40℃之间随温度的变化熔化或凝固，温度升高时熔化，吸收热量；温度降低时凝固，放出热量。又因为它吸水量很小，不易潮湿，有绝缘性能，因此是很好的建筑材料。把微粒状的聚乙烯掺在水泥中，可做墙壁和地板。利用它在正常温度吸热熔化和放热凝固的特性，房间温度升高时，它就熔化吸收热量；温度降低时它就凝固放出热量。这样就可以使房间温度保持稳定。因此是一种较好的储热材料。根据它的其他特性，这种建筑材料还有防漏电、防热、防潮和防腐蚀的作用。
1.3 聚乙烯种类及应用
聚乙烯按密度分低中高密度聚乙烯；按分子量和结构特征分为线型低密度聚乙烯、交联聚乙烯、低分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯等。在聚乙烯中，线型低密度聚乙烯由于生产工艺适应性强（可用低压法和高压法生产）、省能、投资少、生产成本较低，且产品性能优良，自70 年代工业化后发展很
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快。近年又开发出超低密度聚乙烯（0.86～0.91g/cm），也引人注目。
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聚乙烯的各种性能与密度、分子量分布和熔体指数有关。但总体上它具有优良的耐低温性、化学稳定性和电性能，适中的机械强度和成型加工适应性强。可用各种加工方法和成型设备生产管、棒、片、膜及各种用途的制件。根据聚乙烯的品种不同，其制品和用途也有所不同，低密度聚乙烯多用于薄膜；高密度聚乙烯多用于注塑和中空制品。 1.3.1 低密度聚乙烯（LDPE）
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物化性质：低密度聚乙烯的密度范围为0.910～0.925g／cm。分子结构为主链上带有长、短不同支链的30 个乙基、丁基或更长的支链。与高密度和中密度聚乙烯相比，它具有较低的结晶度（55～65％）、较低的软化点（108～126℃） 以及较宽的熔体指数（MI＝0.2～80g／10min）。
由于低密度聚乙烯的化学结构与石蜡烃类似，不含极性基团，所以具有良好的化学稳定性，对酸、碱和盐类水溶液具有耐腐蚀作用。它的电性能极好，具有导电率低、介电常数低、介电损耗角正切值低以及介电强度高等特性。但低密度聚乙烯耐热性能较差，也不耐氧和光老化。因此，为了提高其耐老化性能，通常要在树脂中加入抗氧剂和紫外线吸收剂等。低密度聚乙烯具有良好的柔软性、延伸性和透明性，但机械强度低于高密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯。
应用：低密度聚乙烯主要用于制造薄膜。薄膜制品约占低密度聚乙烯制品总产量的一半以上，用于农用薄膜及各种食品、纺织品和工业品的包装。
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低密度聚乙烯电绝缘性能优良，常用作电线电缆的包覆材料。注射成型制品有各种玩具、盖盒、容器等。与高密度聚乙烯掺混后经注射成型和中空成型可制管道及容器等。
1.3.2 高密度聚乙烯（HDPE）
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物化性质：密度0.941～0.965 g／cm。分子结构主要为线型结构，支链少，平均每1000 个碳原子仅含有几个支链。与低密度聚乙烯相比，高密度聚乙烯结晶度达80～90％，密度大，使用温度较高，硬度和机械强度较大，耐化学性能好。
应用：高密度聚乙烯的用途与低密度聚乙烯不同。低密度聚乙烯约50～70 ％用于制造薄膜；而高密度聚乙烯则主要用于制造中空硬制品，约占总消费量的40～65％。具体用途有：吹塑法制造各种瓶、罐及工业用槽、桶等容器；注射成型制造各种盆、桶、篮、篓、筐等日用盛器、日用杂品和家具等；挤出成型制造各种管材、捆扎带以及纤维、单丝等。此外，还可用于制造电线电缆的包覆材料和合成纸；加入大量无机钙盐以后，还可制造钙塑包装箱和家具、门窗等，以代替木材和硬纸板等。最近，高密度聚乙烯用于制造高强度超薄薄膜，做食品、农副产品和纺织品的包装材料发展很快。 1.3.3 线型低密度聚乙烯（LLDPE）
物化性质：线型低密度聚乙烯的密度范围和高压法低密度聚乙烯相同，
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为0.910～0.925 g／cm。由于线型低密度聚乙烯分子侧链为短支链，分子结
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