高密度聚乙烯

高密度聚乙烯(High Density Polyethylene HDPE)由乙烯在特定條件和催化劑作用下聚合而成的一種聚合物，別名低壓聚乙烯，是一種結晶度高、非極性的熱塑性樹脂，是五大通用塑料之一。化學式(CH-CH)_n，無臭、無味、無毒性的白色粉末或半圓狀顆粒，熔點為131℃，密度為0.942g/cm-0.950g/cm，有較高的使用溫度、硬度、機械強度和耐腐蝕性能。可通過漿法、氣相法等方法進行制備。

1953年，高密度聚乙烯的研究取得了xxx次突破，西德化學家齊格勒(Ziegler)教授首次在常壓條件下發生聚合得到了高密度聚乙烯，該法被稱為齊格勒法高密度聚乙烯，也稱低壓法高密度聚乙烯，后應用于公司生產。1954年，誕生了制備高密度聚乙烯的菲利浦法和標準油法。又稱為中壓法聚乙烯。齊格勒法、菲利浦法和標準油法生產的HDPE稱為xxx代HDPE20世紀60年代未，高密度聚乙烯的研究取得第二次突破，比利時索爾維公司改進了原齊格勒催化劑，xxx高效催化劑(催化活性比老齊格勒法高幾十倍)，20世紀70年代，除了索爾維法外，還有西德的赫希斯特法(Hoechst)、荷蘭的國家礦山公司法(DSM)、意大利的蒙埃法(Montedison)、美國的非利浦新淤漿法(Phillips Particle Process)、聯合碳化物公司氣相法(UCC Gas Process)等十多種工藝。20世紀80年代，日本藤倉電線株式會社的研究人員對HDPE進行化學改性，發現HDPE主鏈上引入少量極性基團后直流擊穿強度可大幅提高，經對HDPE改性后，HDPE被廣泛用作架空電力電纜絕緣材料。

高密度聚乙烯是密度最高的一種聚乙烯，分子式(CH-CH)_n，無臭、無味、無毒性的白色粉末或半圓狀顆粒，熔點為131℃，熔點較高，熱性能好，玻璃化溫度低；抗化學性能好，滲透性能小，密度為0.942g/cm-0.950g/cm，分子排列緊密，支化程度最小，具有很高的結晶度，抗拉強度20-35MPa，抗沖強度(缺口)2-30kPa·m，擊穿場強18-20kV/mm。高密度聚乙烯幾乎不受大多數常見化學品、水、溶劑、酸、洗滌劑和清潔液的影響，經久耐用，耐水性強，可通過煮沸進行滅菌，能夠承受大多數強無機酸和堿，對土壤中發現的天然化學物質具有出色的抵抗力，HDPE塑料也方便回收，有助于防止不可生物降解的廢物進入垃圾填埋場，同時還可以減少高達50%的塑料產量。

高密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物樹脂可以制備具有更高機械性能的電纜護套料。高密度聚乙烯高壓電纜護套的阻燃性也可以進行改良，通過熱壓法制備膨脹阻燃劑IFR(APP和TT4)摻雜的HDPE/IFR復合材料，有效提升高密度聚乙烯高壓電纜護套的阻燃性能。在HDPE主鏈上引入少量極性基團后可大幅提高直流擊穿強度，也可添加一些有機分子作為電壓穩定劑，提升HDPE的電學性質，例如偶氮化合物具有抑制局部放電的作用。

高密度聚乙烯(PE-HD)塑料管材，具有耐熱、耐老化、力學強度高等優點，滿足國際和國家有關標準要求故核電站的海水系統常利用高密度聚乙烯的耐海水腐蝕和耐生物侵蝕能力，作為沿海核電站海水系統鋼管的替代材料，在核電站核級管道系統中高密度聚乙烯也早有應用，例如美國Catawba核電廠和Callaway核電廠先后采用HDPE管道替換了發電機氫冷卻器和應急柴油機冷卻水系統鋼管。

高密度聚乙烯具有較差的導熱性能，可以利用其和氮化硼(BN)熔融共混制備具有較高導熱性的HDPE/BN復合材料。高密度聚乙烯作為一種熱塑性樹脂具有不含甲醛的優點，常作為一種膠黏劑用于制備楊木膠合板。高密度聚乙烯專用樹脂與大量石灰石及其他添加劑復合制備“石頭紙”，這種紙不僅可以書寫和印刷，而且還具有塑料包裝物耐撕、耐折、防水等性能。

HDPE具有低吸濕性、耐化學性、可回收性和低細菌保留率的特點，可以作為醫用導管、薄膜、連接器、實驗室器具、導管、靜脈輸液袋、面罩、設備外殼、藥物輸送組件、包裝等。一些特殊的HDPE，如超高分子量聚乙烯（UHMWPE），還可以用作骨科植入物，如膝關節或髖關節置換物。

生活中高密度聚乙烯可以作為食品和飲料容器、塑料瓶、洗發水護發素瓶等，也可以作為垃圾桶、回收箱、塑料容器等，具有多種應用，高密度聚乙烯薄膜主要應用于背心袋、垃圾袋、購物袋、食品袋、重包裝袋、多層結構薄膜等，用量xxx的是垃圾袋、購物袋和食品袋。

高密度聚乙烯經改性使其具有耐磨和抗沖擊強度高的優點，可以用來制作如舞蹈墊等體育器材，使用HDPE、碳纖維和硬脂酸制備HDPE/CF復合材料，會具有更高的力學性能和耐磨性能。

美國食品藥品管理局宣布在海岸50km的水道內的廢棄塑料可以作為OceanBound樹脂原料，用來制備高密度聚乙烯，以作食品包裝使用。高密度聚乙烯還可以制作為防沙網，為防止高密度聚乙烯材料的老化，還可以在其中加入抗氧劑和光熱穩定劑，從而提高材料的光、熱穩定性，阻止氫過氧化物的進一步分解。在填埋垃圾場，高密度聚乙烯（HDPE）膜可以用來構建防滲系統來防止滲濾液泄漏，從而保護土壤和地下水安全。

該工藝是以高純度的乙烯為原料，丙烯和1-丁烯為共聚單體，己烷為溶劑，采用高效催化劑進行的低壓聚合反應，通過該法聚合得到的淤漿經分離干燥、混煉造粒得到各種性能優良的HDPE產品。該法可以通過調節插入到聚合物鏈上的共聚單體自由地控制聚合物的成分分布。

也可采用乙烯單體，汽油為溶劑，四氯化鈦為催化劑，一氯二乙基鋁為活化劑，在一定壓力溫度條件下發生聚合反應，經酒精對其進行酯[zhǐ]化處理，生成物經水洗、中和、汽油分離、溶劑回收和成品干燥、造粒等步驟后即得。

該法將原料氣通入凈化塔，對其進行凈化處理，以脫除水、氧、二氧化碳等微量雜質，后經預熱進入反應器，同時由催化劑加料系統自動分批向反應器中加入催化劑，原料在催化劑作用下發生聚合反應生成。

利用氣相流化床工藝，以乙烯為原料，1-丁烯或1-己烯為共聚單體，異戊烷為誘導冷卻劑，使用鉻系、鈦系、茂金屬催化劑生產高密度聚乙烯。

采用回收的高密度聚乙烯塑料為原料，輔以溶劑輔助熱解制備聚乙烯蠟。即在高壓反應釜添加相應比例的溶劑，使得高密度聚乙烯發生裂解，經萃取抽濾干燥，即得聚乙烯蠟。回收的高密度聚乙烯塑料還可以和烘焙毛竹共催化熱解制取輕質芳烴，即對毛竹進行預處理增加其碳含量后進行擴孔處理，從而制備多級孔分子篩催化劑，最終通過共催化熱解，制得輕質芳烴。

在制備混凝土時可向其中添加HDPE顆粒制備HDPE纖維混凝土，能夠有效提高混凝土的開裂延性及抗沖擊性，具有較高的彈性系數、抗壓強度和耐久性。

采用固相拉伸法對廢棄高密度聚乙烯進行二次加工，在高溫壓制和不同溫度下拉伸條件下，高密度聚乙烯形成串晶結構，材料的屈服強度達到xxx約104MPa，與未拉伸樣品的屈服強度值(22.87MPa)相比，提高了354%。

HDPE是一種不與酸性或堿性物質反應的惰性高分子聚合物，分子式(CH-CH)_n，以聚乙烯鏈為骨架，亞甲基原子組的長度一般為5x10-5x10A，高密度聚乙烯分子量及其分布是決定其性質高低，低分子量部分含量越多，則結晶度越大。熔體流動速率（MFR）與重均分子量（-Mw）成反比，重均分子量越大，對剪切速率越敏感。分子量分布指數（PI）越大，拉伸強度越高，但沖擊性能下降。分子鏈與其他聚乙烯鏈在空間上分別分布于主線上，并最終與甲基相連，HDPE的線性結構幾乎沒有分支，支鏈少而短，分子鏈在結晶過程中容易堆砌成較厚的片晶，結晶度>80％。與其他類聚乙烯相比，HDPE具有更高的密度和強度。這完全得益于它的分子結構及鏈長。

高密度聚乙烯是可燃性物質，其粉塵能在空氣中燃燒和爆炸，燃燒溫度為625-650℃，空氣中燃燒濃度為85-370g/cm，應嚴禁火種和高溫，配備相應消防設施。

高密度聚乙烯在儲存時外層使用編織袋內層使用聚乙烯薄膜袋雙層包裝，應存放在通風、干燥的倉庫內，不得在露天堆放，防止陽光直曬，遠離火源，在運輸時應注意防止劃破，防雨、防曬等，不得與砂土、金屬、煤等污染物混合裝運，不得與易燃物品混裝。