聚乙烯（PE）是由乙烯聚合而成的熱塑性樹脂。在工業(yè)上，還包括乙烯與少量α-烯烴的共聚物。聚乙烯無味、無毒，手感如蠟，具有優(yōu)良的耐低溫性能（低使用溫度可達-100~-70℃），化學穩(wěn)定性好，能抵抗大多數(shù)酸堿的侵蝕（不耐氧化性質(zhì)）酸）。常溫下不溶于一般溶劑，吸水率低，電絕緣性優(yōu)良。

聚乙烯于1922年由英國ICI公司合成。1933年英國博內(nèi)曼化學工業(yè)公司發(fā)現(xiàn)乙烯在高壓下可聚合形成聚乙烯。該法于1939年工業(yè)化，俗稱高壓法。 1953年，德意志聯(lián)邦共和國的K.齊格勒發(fā)現(xiàn)，以TiCl4-Al(C2H5)3為催化劑，乙烯也可以在較低壓力下聚合。此法于1955年由德意志赫斯特公司投入工業(yè)生產(chǎn)，俗稱低壓聚乙烯。 20世紀50年代初，美國飛利浦石油公司發(fā)現(xiàn)，以氧化鉻-硅鋁為催化劑，乙烯在中壓下可聚合生成高密度聚乙烯，1957年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。20世紀60年代，加拿大杜邦公司開始以乙烯和α-烯烴為原料，采用溶液法生產(chǎn)低密度聚乙烯。 1977年，美國聯(lián)合碳化物公司和陶氏化學公司先后采用低壓法制造低密度聚乙烯，稱為線性低密度聚乙烯，其中尤以聯(lián)合碳化物公司的氣相法最為重要。線性低密度聚乙烯的性能與低密度聚乙烯相似，并且具有高密度聚乙烯的一些特性。加之生產(chǎn)中能耗較低，因此發(fā)展極為迅速，已成為最引人注目的新型合成樹脂之一。加拿大杜邦公司開始以乙烯和α-烯烴為原料，采用溶液法生產(chǎn)低密度聚乙烯。 1977年，美國聯(lián)合碳化物公司和陶氏化學公司先后采用低壓法制造低密度聚乙烯，稱為線性低密度聚乙烯，其中尤以聯(lián)合碳化物公司的氣相法最為重要。線性低密度聚乙烯的性能與低密度聚乙烯相似，并且具有高密度聚乙烯的一些特性。加之生產(chǎn)中能耗較低，因此發(fā)展極為迅速，已成為最引人注目的新型合成樹脂之一。加拿大杜邦公司開始以乙烯和α-烯烴為原料，采用溶液法生產(chǎn)低密度聚乙烯。 1977年，美國聯(lián)合碳化物公司和陶氏化學公司先后采用低壓法制造低密度聚乙烯，稱為線性低密度聚乙烯，其中尤以聯(lián)合碳化物公司的氣相法最為重要。線性低密度聚乙烯的性能與低密度聚乙烯相似，并且具有高密度聚乙烯的一些特性。加之生產(chǎn)中能耗較低，因此發(fā)展極為迅速，已成為最引人注目的新型合成樹脂之一。美國聯(lián)合碳化物公司和陶氏化學公司先后采用低壓法制造低密度聚乙烯，稱為線性低密度聚乙烯，其中聯(lián)合碳化物公司的氣相法最為重要。線性低密度聚乙烯的性能與低密度聚乙烯相似，并且具有高密度聚乙烯的一些特性。加之生產(chǎn)中能耗較低，因此發(fā)展極為迅速，已成為最引人注目的新型合成樹脂之一。美國聯(lián)合碳化物公司和陶氏化學公司先后采用低壓法制造低密度聚乙烯，稱為線性低密度聚乙烯，其中聯(lián)合碳化物公司的氣相法最為重要。線性低密度聚乙烯的性能與低密度聚乙烯相似，并且具有高密度聚乙烯的一些特性。加之生產(chǎn)中能耗較低，因此發(fā)展極為迅速，已成為最引人注目的新型合成樹脂之一。具有高密度聚乙烯的一些特性。加之生產(chǎn)中能耗較低，因此發(fā)展極為迅速，已成為最引人注目的新型合成樹脂之一。具有高密度聚乙烯的一些特性。加之生產(chǎn)中能耗較低，因此發(fā)展極為迅速，已成為最引人注目的新型合成樹脂之一。

低壓法的核心技術(shù)在于催化劑。德國齊格勒發(fā)明的TiCl4-Al(C2H5)3體系是第一代聚烯烴催化劑。 1963年，比利時索爾維公司以鎂化合物為載體的第二代催化劑，催化效率達到每克鈦數(shù)萬至數(shù)十萬克聚乙烯。使用第二代催化劑還可以省去去除催化劑殘留物的后處理工序。后來，開發(fā)了氣相法的高效催化劑。 1975年，意大利蒙特愛迪生集團公司研制出一種催化劑，無需造粒即可直接生產(chǎn)球形聚乙烯。被稱為第三代催化劑，這是高密度聚乙烯生產(chǎn)的又一次革命。

聚乙烯對環(huán)境應(yīng)力（化學和機械作用）非常敏感，并且與聚合物的化學結(jié)構(gòu)和加工相比，其對熱老化的抵抗力較差。聚乙烯可以通過傳統(tǒng)的熱塑性成型方法進行加工。用途廣泛，主要用于制造薄膜、包裝材料、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等，還可用作電視機、雷達等的高頻絕緣材料。隨著石油化學工業(yè)的發(fā)展，聚乙烯生產(chǎn)迅速發(fā)展，產(chǎn)量約占塑料總產(chǎn)量的1/4。 1983年，世界聚乙烯總產(chǎn)能為24.65噸，在建裝置產(chǎn)能為3.16噸。根據(jù)2011年最新統(tǒng)計，全球產(chǎn)能達到96噸。聚乙烯生產(chǎn)的發(fā)展趨勢表明，生產(chǎn)和消費正在逐步向亞洲轉(zhuǎn)移，中國日益成為最重要的消費市場。

分類
聚乙烯按聚合方法、分子量和鏈結(jié)構(gòu)分為高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）和線性低密度聚乙烯（LLDPE）。

LDPE
性能：無味、無臭、無毒，表面無光澤，乳白色蠟狀顆粒，密度約0.920g/cm3，熔點130℃～145℃。不溶于水，微溶于碳氫化合物等，能承受大多數(shù)酸、堿的侵蝕，吸水率低，在低溫下仍能保持柔韌性，電絕緣性高。
生產(chǎn)工藝：主要有高壓管法和釜法兩種。為了降低反應(yīng)溫度和壓力，管式工藝一般采用低溫高活性引發(fā)劑引發(fā)聚合體系，以高純乙烯為主要原料，丙烯、丙烷等進行聚合。在330℃、150-300MPa的條件下進行。在反應(yīng)器中引發(fā)聚合的熔融聚合物必須在高壓、中壓和低壓下冷卻和分離。分離后送至高壓（30MPa）壓縮機入口，而低壓循環(huán)氣經(jīng)冷卻分離后送至低壓（0.5MPa）壓縮機循環(huán)使用，熔融聚乙烯經(jīng)高壓、低壓分離后送至造粒機。對于水中造粒，造粒時，企業(yè)可以根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域添加適當?shù)奶砑觿?，顆粒包裝出廠。
用途：可采用注塑、擠出、吹塑等加工方法。主要用作農(nóng)用薄膜、工業(yè)包裝薄膜、醫(yī)藥及食品包裝薄膜、機械零件、日用品、建筑材料、電線、電纜絕緣層、涂料及合成紙等。

LLDPE
性能：由于LLDPE和LDPE的分子結(jié)構(gòu)明顯不同，因此性能也不同。與LDPE相比，LLDPE具有優(yōu)異的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性和電絕緣性，更高的耐熱性、耐沖擊性和耐穿刺性。生產(chǎn)工藝：LLDPE樹脂主要采用全密度聚乙烯設(shè)備生產(chǎn)，代表性的生產(chǎn)工藝是Innovene工藝和UCC的Unipol工藝。
用途：采用注塑、擠出、吹塑等成型方法生產(chǎn)薄膜、日用品、管材、電線電纜等。

HDPE
性能：本色，顆粒呈圓柱形或扁圓形，顆粒光滑，任意方向粒徑應(yīng)為2毫米～5毫米，無機械雜質(zhì)，熱塑性。粉末為白色粉末，合格品允許帶微黃色。常溫下不溶于一般溶劑，但長期接觸脂肪烴、芳香烴和鹵代烴會溶脹，70℃以上微溶于甲苯和乙酸。在空氣中加熱和陽光的影響下會發(fā)生氧化。能抵抗大多數(shù)酸、堿的侵蝕。吸水率低，在低溫下仍能保持柔軟性，并具有較高的電絕緣性。
生產(chǎn)工藝：采用氣相法和漿液法兩種生產(chǎn)工藝。
用途：采用注塑、吹塑、擠出、滾塑等成型方法生產(chǎn)薄膜制品、日用品及各種規(guī)格的中空容器、管材、包裝、壓延帶和扎帶、繩索、漁網(wǎng)和編織物。光纖、電線電纜等

性能
一般特性
聚乙烯樹脂為無毒、無味的白色粉末或顆粒，外觀乳白色，有蠟狀手感，吸水率低，小于0.01%。聚乙烯薄膜是透明的，并隨著結(jié)晶度的增加而降低。聚乙烯薄膜透水性低，但透氣性高，不適合保鮮包裝，但適合防潮包裝。易燃，氧指數(shù)17.4，燃燒時低煙，有少量熔融液滴，火焰上黃下藍，有石蠟氣味。聚乙烯具有較好的耐水性。產(chǎn)品表面為非極性，不易粘合和印刷，通過表面處理得到了改善。支鏈較多，抗光降解和抗氧化能力較差。
其分子量在10,000至100,000范圍內(nèi)。如果分子量超過10萬，則為超高分子量聚乙烯。分子量越高，其物理機械性能越好，越接近工程材料所需水平。但分子量越高，加工就越困難。聚乙烯的熔點為100-130℃，具有優(yōu)異的耐低溫性能。在-60℃下仍能保持良好的機械性能，但工作溫度為80~110℃。
常溫下不溶于任何已知溶劑，70℃以上可少量溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等溶劑。

化學性質(zhì)
聚乙烯化學穩(wěn)定性好，耐稀硝酸、稀硫酸及任何濃度的鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨水、胺類、過氧化氫、氫氧化鈉、氫氧化鉀等。 解決方案。但不耐強氧化腐蝕，如發(fā)煙硫酸、濃硝酸、鉻酸和硫酸混合物。在室溫下，上述溶劑會緩慢侵蝕聚乙烯，而在90-100℃時，濃硫酸和濃硝酸會迅速侵蝕聚乙烯，導致其破壞或分解。聚乙烯易光氧化、熱氧化、臭氧分解，在紫外線作用下易降解。炭黑對聚乙烯具有優(yōu)良的遮光效果。輻照后會發(fā)生交聯(lián)、斷鏈和形成不飽和基團等反應(yīng)。

機械性能
聚乙烯的機械性能一般，拉伸強度低，抗蠕變性不好，抗沖擊性好。沖擊強度LDPE>LLDPE>HDPE，其他力學性能LDPE結(jié)晶度和相對分子量，隨著這些指標的提高，其力學性能提高。耐環(huán)境應(yīng)力開裂性不好，但當相對分子量增大時，則有所改善。耐穿刺性能好，其中以LLDPE最好。

熱性能
聚乙烯的耐熱性不高，隨著相對分子量和結(jié)晶度的增加而提高。耐低溫性能好，脆化溫度一般可達到-50℃以下；隨著相對分子質(zhì)量的增加，低可達-140℃。聚乙烯的線膨脹系數(shù)較大，可達(20～24)×10-5/K。高導熱性。

電氣特性
由于聚乙烯是非極性的，因此具有優(yōu)異的電氣性能，介電損耗低，介電強度高。可用作調(diào)頻絕緣材料、耐電暈塑料、高壓絕緣材料。

環(huán)境特性
聚乙烯是烷烴惰性聚合物，具有良好的化學穩(wěn)定性。常溫下耐酸、堿、鹽水溶液的腐蝕，但不耐發(fā)煙硫酸、濃硝酸、鉻酸等強氧化劑。聚乙烯在60℃以下不溶于一般溶劑，但長期與脂肪烴、芳香烴、鹵代烴等接觸會膨脹或龜裂。當溫度超過60℃時，可少量溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松節(jié)油、礦物油和石蠟；溫度高于100℃時，可溶于四氫化萘。
由于聚乙烯分子中含有少量雙鍵和醚鍵，日曬雨淋會引起老化，需要通過添加抗氧化劑和光穩(wěn)定劑來改善。

加工特性
由于LDPE和HDPE流動性好，加工溫度低，粘度適中，分解溫度低，在惰性氣體中300℃高溫下也不分解，是加工性能良好的塑料。但LLDPE的粘度稍高，電機功率需增加20%~30%；容易發(fā)生熔體破裂，需要加大口模間隙，添加加工助劑；加工溫度稍高，可達200～215℃。聚乙烯吸水率低，加工前不需要干燥。
聚乙烯熔體是非牛頓流體，其粘度隨溫度波動較小，但隨剪切速率的增加而迅速下降，且呈線性關(guān)系，其中LLDPE下降最慢。
聚乙烯制品在冷卻過程中容易結(jié)晶，因此加工時應(yīng)注意模具溫度。為了控制產(chǎn)品的結(jié)晶度，使其具有不同的性能。聚乙烯的成型收縮率較大，設(shè)計模具時必須考慮這一點。

改性
聚乙烯的改性品種主要有氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯和共混改性品種。
氯化聚乙烯：用氯部分取代聚乙烯中的氫原子而得到的無規(guī)氯化物。氯化是在光或過氧化物引發(fā)下進行的，工業(yè)上主要采用水懸浮法生產(chǎn)。由于原料聚乙烯的分子量和分布、支化度、氯化后的氯化度、氯原子分布和殘余結(jié)晶度的差異，可以獲得從橡膠狀到硬質(zhì)塑料的氯化聚乙烯。主要用途是作為聚氯乙烯的改性劑，提高聚氯乙烯的抗沖擊性能。氯化聚乙烯本身還可用作電絕緣材料和接地材料。
氯磺化聚乙烯：聚乙烯與含有二氧化硫的氯反應(yīng)時，分子中部分氫原子被氯和少量磺酰氯基團取代，得到氯磺化聚乙烯。主要工業(yè)方法是懸浮法。氯磺化聚乙烯具有耐臭氧、耐化學腐蝕、耐油、耐熱、耐光、耐磨、拉伸強度高等特點。是一種綜合性能良好的彈性體，可用于制作與食品接觸的設(shè)備零件。
交聯(lián)聚乙烯：采用輻射（X射線、電子束或紫外線等）或化學方法（過氧化物或有機硅交聯(lián)）使線性聚乙烯成為網(wǎng)狀或體狀的交聯(lián)聚乙烯。其中，有機硅交聯(lián)法工藝簡單，運行成本低，成型和交聯(lián)可分步進行，因此吹塑和注射成型較為合適。交聯(lián)聚乙烯的耐熱性、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性和機械性能較聚乙烯有很大提高，適用于大型管材、電纜電線、滾塑制品。
聚乙烯共混改性：線性低密度聚乙烯與低密度聚乙烯共混后，可用于加工薄膜等產(chǎn)品，產(chǎn)品性能優(yōu)于低密度聚乙烯。聚乙烯與乙丙橡膠共混可生產(chǎn)用途廣泛的熱塑性彈性體。

生產(chǎn)工藝
聚乙烯按聚合壓力可分為高壓法、中壓法和低壓法。
采用高壓法生產(chǎn)低密度聚乙烯。這種方法很早就被開發(fā)出來了。該法生產(chǎn)的聚乙烯約占聚乙烯總產(chǎn)量的2/3，但隨著生產(chǎn)技術(shù)和催化劑的發(fā)展，其增長速度已明顯落后于低壓法。就低壓法而言，有漿液法、溶液法和氣相法。淤漿法主要用于生產(chǎn)高密度聚乙烯，而溶液法和氣相法不僅可以生產(chǎn)高密度聚乙烯，還可以通過添加共聚單體生產(chǎn)中、低密度聚乙烯，又稱線性低密度聚乙烯。乙烯基塑料。各種低壓工藝正在迅速發(fā)展。

高壓法
以氧氣或過氧化物為引發(fā)劑，將乙烯聚合成低密度聚乙烯的方法。乙烯經(jīng)二次壓縮后進入反應(yīng)器，在100-300MPa的壓力、200-300℃的溫度和引發(fā)劑的作用下聚合成聚乙烯。塑料形式的聚乙烯加入塑料添加劑后經(jīng)擠出造粒。
所用聚合反應(yīng)器為管式反應(yīng)器（管長可達2000m）和罐式反應(yīng)器。管式工藝單程轉(zhuǎn)化率為20%～34%，單線年生產(chǎn)能力為100kt。釜法工藝單程轉(zhuǎn)化率為20%～25%，單線年生產(chǎn)能力為180kt。

低壓法
有漿液法、溶液法和氣相法三種。除溶液法外，聚合壓力均在2MPa以下。一般步驟包括催化劑制備、乙烯聚合、聚合物分離和造粒。
①漿料法：所得聚乙烯不溶于溶劑，呈漿料狀。淤漿聚合條件溫和，易于操作。常采用烷基鋁作為活化劑，氫氣作為分子量調(diào)節(jié)劑，多采用釜式反應(yīng)器。來自聚合罐的聚合物漿料經(jīng)過閃蒸罐、氣液分離器進入粉末干燥機，然后造粒。生產(chǎn)過程還包括溶劑回收、溶劑精制等步驟。不同的聚合釜可以串聯(lián)或并聯(lián)組合，得到不同分子量分布的產(chǎn)品。
②溶液法：聚合反應(yīng)在溶劑中進行，但乙烯和聚乙烯均溶解在溶劑中，反應(yīng)體系為均相溶液。反應(yīng)溫度(≥140℃)和壓力(4～5MPa)較高。特點是聚合時間短，生產(chǎn)強度高，可生產(chǎn)高、中、低密度聚乙烯，并能更好地控制產(chǎn)品性能；但溶液法得到的聚合物分子量低、分子量分布窄、物質(zhì)為固體。含量較低。
③氣相法：乙烯在氣態(tài)下聚合，一般采用流化床反應(yīng)器。催化劑有鉻系和鈦系兩種，從儲罐定量加入床層，利用高速乙烯循環(huán)維持床層流化，消除聚合熱。所得聚乙烯從反應(yīng)器底部排出。反應(yīng)器壓力約為2MPa，溫度為85-100℃。氣相法是生產(chǎn)線性低密度聚乙烯最重要的方法。氣相法省去了溶劑回收和聚合物干燥的過程，比溶液法節(jié)省15%的投資和10%的運行成本。是傳統(tǒng)高壓法投資的30%，運行費用的1/6。因此得到了迅速的發(fā)展。但氣相法在產(chǎn)品質(zhì)量和品種方面還有待進一步提高。

中壓法
采用硅膠負載的鉻基催化劑，在環(huán)管反應(yīng)器中，乙烯在中壓下聚合生產(chǎn)高密度聚乙烯。
加工應(yīng)用：可采用吹塑、擠出、注塑等方法加工，廣泛用于薄膜、中空制品、纖維及日用雜品的制造。在實際生產(chǎn)中，為了提高聚乙烯對紫外線和氧化的穩(wěn)定性，改善加工和性能，需要添加少量的塑料助劑。常用的紫外線吸收劑有鄰羥基二苯甲酮或其烷氧基衍生物等。炭黑是優(yōu)良的紫外線屏蔽劑。此外，還添加抗氧化劑、潤滑劑、著色劑等，擴大了聚乙烯的應(yīng)用范圍。

應(yīng)用
高壓聚乙烯：一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注塑制品、繞包等。
中低壓聚乙烯：主要是注塑制品和中空制品。
超高壓聚乙烯：由于超高分子聚乙烯優(yōu)異的綜合性能，可用作工程塑料。