一、基本信息
中文名：聚乙烯
外文名：polyethylene
缩写：PE
化学式：(C2H4)n
熔点：85至136℃
水溶性：不溶
密度：0.91至0.96g/cm3
外观：低分子量为无色液体，高分子量为无色乳白色蜡状颗粒或粉末
闪点：270℃
二、聚乙烯（PE）的研究史
聚乙烯研究始于20世纪初，1899年德国科学家汉斯·冯·佩克曼意外发现早期形态。1933年英国I.C.I公司重新发现并引起关注。1930年代末，英国I.G.I公司制成低密度聚乙烯。1950年代，西德和美国开始生产高密度聚乙烯。此后，研究深入至结构和性能，包括大分子伸展链及高性能纤维等，应用领域不断扩展。
三、聚乙烯（PE）是如何制成的？
聚乙烯是通过乙烯（CH2=CH2）的聚合反应制得的，该过程涉及将乙烯分子通过加成聚合反应形成重复的–CH2–单元连接而成的长链分子。在工业生产中，通常使用催化剂来提高聚合效率，例如使用三氧化铬（Cr2O3）等催化剂。此外，聚乙烯的制备方法还包括在不同压力和温度条件下进行聚合反应，如高压、中压和低压聚合法，这些方法会影响聚乙烯的密度和物理性能。
四、聚乙烯（PE）的性能特点
1. 物理性能：
PE对水蒸气透过率低，但对有机化合物蒸气透过率高。吸水性很小，约0.03%。
2. 力学性能
PE 韧性和抗冲强度较好，硬度、弹性模量和强度较常用塑料低，与相对分子质量及其分布、结晶度和密度等有关。
高密度聚乙烯（HDPE）结晶度高，强度较好；低密度聚乙烯（LDPE）支链多，结晶度低，但抗冲强度和断裂伸长率较高。
3. 热性能：
PE 着火温度为 350℃左右，PE 尘埃着火温度为 450℃。
耐低温性好，随相对分子质量增加变好，相对分子质量分布越窄耐低温越好。
4. 化学性能
PE 对水与化学试剂呈惰性，常温下除极少数溶剂外不溶于一般有机溶剂。
脂肪径、芳香轻、卤代经可使PE溶胀，温度超60℃时，可能被部分溶剂溶解。
可溶解于四氢化萘和十氢化荼，溶解度与结晶度、相对分子质量有关。
常温下耐稀酸、碱、盐溶液，不耐强氧化性酸。
不同密度PE耐氧化性不同，LDPE耐氧化性比HDPE差。
气态氯与氟对PE的作用随温度升高而加剧。
PE与其他聚合物相容性差，难粘接和印刷，经强氧化剂等处理可提高粘接性和可印刷性。
5. 电性能
PE电绝缘性好，与其疏水性及结构特征有关。
助剂种类与用量少，电绝缘性优异。
相对介电常数和介电强度与相对分子质量、环境等因素有关，常温下在特定频率范围内与频率无关，适宜作高压电绝缘材料。
5. 电性能
PE电绝缘性好，与其疏水性及结构特征有关。
助剂种类与用量少，电绝缘性优异。
相对介电常数和介电强度与相对分子质量、环境等因素有关，常温下在特定频率范围内与频率无关，适宜作高压电绝缘材料。
7. 卫生性
PE 对人体无毒害，可用于食品包装材料，但需注意添加剂毒性问题。
五、聚乙烯（PE）的分类及特性
聚乙烯是一种热塑性塑料，按密度可分为低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）等类型。
HDPE的密度在0.94~0.97g/cm³之间，主要在常压或较低压力下生产，但也可在高压下制得。它结晶度高、强度大，主要用于注射和挤出成型。传统生产方法如齐格勒法、菲利浦法和标准油法，虽有效但催化剂效率低，影响产品性能。
LDPE的密度范围为0.91~0.935g/cm³，其特性包括短支链和长支链结构，这使其与HDPE相区别。LDPE的密度、支链度与性能紧密相关：密度增加，抗撕裂强度和硬度提升，但抗冲强度下降。其分子量分布影响加工性能和物理力学性能，分布越宽，加工流动性越好，但抗冲强度和耐应力开裂性可能降低。LDPE化学稳定，耐酸碱盐腐蚀，电性能优良，但耐热和耐老化性能较差。
在回收标识中，PE通常对应回收代码2和4，这表示这些塑料可以被回收再利用。聚乙烯的不同应用可能具有不同的晶体结构，这影响了其最终产品的性能特点。
不同的聚合方法所得聚乙烯的相对分子质董范围：
五、聚乙烯（PE）的改性
接枝改性
接枝聚合物通过在不改变PE骨架结构的基础上，接入功能极性单体，既保留PE原特性又增新功能，是PE极性功能化的有效方法。实施接枝反应的主要方法有：
溶液法：在、二等介质中，PE、单体及引发剂溶解后反应，介质极性和链转移常数对反应影响大。
固相法：PE粉末直接与单体、引发剂等接触反应，优点包括适宜温度、常压操作、保持聚合物物性、无需溶剂回收、后处理简便且高效节能。
熔融法：在熔融态下，引发剂热解产生自由基，引发大分子链自由基共聚，接枝单体形成侧链。
辐射接枝法：利用γ射线、β射线等辐照产生游离基，游离基与单体反应实现表面改性，包括共辐照、预辐照、过氧化物法。
关联改性
交联改性显著提升PE的物理力学性能和耐环境应力开裂性、耐腐蚀性、抗蠕变性及耐候性，拓宽了其应用，如PEX管。交联改性主要有三种方法：
辐射交联：利用γ射线、X射线等高能射线在PE中形成活性粒子，引发化学反应，形成交联网络结构。
化学交联：通过过氧化物或偶氮化合物分解产生的自由基与PE分子中的不饱和点反应，形成活性中心，再通过单体连接实现交联。
硅烷交联：将含不饱和乙烯基和易水解烷氧基的硅烷接枝到PE上，经水解和缩合形成—Si—O—Si—交联键。
共聚（混）改性
共聚改性PE：通过配位共聚（如EPR、EPDM）、自由基共聚（如EVA）和离子型共聚（如乙烯-（甲基）丙烯酸共聚物）等方式，改变PE大分子链特性或引入反应性官能团，提升性能并作为反应性增容剂。
共混改性PE：
高低密度PE共混：结合LDPE的柔软性和HDPE的强度，加入LLDPE或VLDPE改善性能。
PE与CPE共混：引入氯原子提高阻燃性，改善印刷性和韧性，需相容剂提高相容性。
PE与EVA共混：提升柔韧性、透明性、透气性和印刷性，但力学强度略降。
PE与橡胶共混：显著提高HDPE的冲击性能。
PE与PA共混：提高PE对氧和烃类溶剂的阻隔性，需改善相容性。
填充改性
填充改性是在热塑性树脂中加入无机或有机粒子，旨在降低成本或改变塑料制品性能。根据目的不同，可分为一般性填充和功能性填充。
一般性填充：主要影响PE的力学性能。常用无机填料如碳酸钙、滑石粉等可降低成本、提高刚性、耐热性和尺寸稳定性，但可能影响力学和流动性能。通过偶联剂或MPEW包覆处理可改善界面粘合性。有机填料如稻草、木粉纤维等也常用于填充。
功能性填充：旨在改善塑料在光、电、磁、燃烧等方面的性能。
生物降解聚乙烯：加入变性淀粉，使PE具有微生物可降解性。
导电聚乙烯：与炭黑、金属粉等导电填料复合，制得导电性材料，应用于抗静电、导电、发热体控制、电磁屏蔽等领域。
阻燃聚乙烯：通过添加卤素阻燃剂、有机酸、磷酸铵、三溴苯或阻燃无机填料（如Al(OH)3, Mg(OH)2）等实现阻燃效果。
增强改性
增强改性是通过加入增强材料或特殊成型方法提升PE性能。其中，自增强改性利用特殊成型加工和模具设计，使PE分子链平行取向，形成伸直链晶体，提高力学性能。玻璃纤维、合成纤维（如聚丙烯腈、聚酰胺等）和晶须（如碳酸钙、钛酸钾）等增强材料可显著提高PE的力学强度和耐热性，成为工程塑料。加入界面反应试剂及其接枝物可增强复合材料界面粘结性能。
纳米粒子改性
纳米材料指粒径小于100nm的材料，因其独特的物理化学性质，与聚合物结合可形成多功能新材料。纳米改性PE材料包括纳米蒙脱土、纳米氧化锌、纳米氧化铝及纳米黏土等改性PE，成为材料科学研究的前沿。
六、应用领域
▶ 食品包装与农业覆盖膜
运用场景：食品包装袋、保鲜膜、农业地膜、温室材料等。
作用：提供良好的密封性和保护性能，延长食品保质期；提高作物产量和水资源管理效率。
▶ 建筑与防水膜
运用场景：建筑用防水膜、水泥包装等。
作用：增强建筑的防水性能，保护建筑结构；确保水泥等建材的储存安全。
▶ 管材与输送系统
运用场景：供水、污水处理、天然气输送、农业灌溉管道等。
作用：具有出色的抗拉强度、耐磨性和化学稳定性，确保流体输送的安全和效率。
▶ 电线电缆制造
运用场景：低压电线电缆的绝缘层和护套材料。
作用：提供优良的绝缘性能和耐候性，保障电力传输的安全和稳定。
▶ 包装与涂层材料
运用场景：药品包装、纸板涂层、聚酯膜涂层等。
作用：提高包装材料的密封性和保护性，增强基材的性能。
▶ 生物医学应用
运用场景：聚合物薄膜、纳米复合材料、药物传递系统和水凝胶材料等。
作用：提供透明、耐用的材料，支持生物医学研究和应用。
▶ 工业与机械制品
运用场景：注塑制品、板材、齿轮等。
作用：具有高强度和耐磨损性，适用于各种工业应用。
▶ 汽车零件制造
运用场景：燃料箱、内饰件等。
作用：提供良好的机械性能和耐化学性，确保汽车零件的安全和可靠性。
▶ 胶粘剂与涂料制造
运用场景：热熔胶粘合剂、乳液、聚合物改性沥青、铺路和屋顶涂料等。
作用：提供强大的粘合力和耐候性，支持各种建筑和工程应用。