到目前为止，聚乙烯是最常见的消费塑料类型，用于许多日常材料。这是一种热塑性产品，也就是说它可以融化成液体，然后多次冷却成固体。不同的加工条件产生了不同等级的聚乙烯，它们可以用于非常不同的用途——从一端的柔性保鲜膜到另一端的硬柱状柱盖。
聚乙烯最具吸引力的特性之一是其耐用性。它耐褪色和碎裂，同时也不是许多化学物质，例如酸和腐蚀性溶液。聚乙烯是一款出色的电绝缘体。它在极冷的条件下保持其性质，但可以在高温下熔化。
聚乙烯塑料：碳 - 氢分子
分子结构和一般性质
聚乙烯由碳氢链组成，最基本的成分是乙烯分子，由2个碳原子和4个氢原子组成。当乙烯分子以直链或支链结合在一起时，就形成了聚乙烯。这个过程包括分裂两个碳原子之间的双键，并产生一个自由基连接到下一个乙烯分子。大分子不是共价结合的，而是通过分子间的力以晶体结构的形式结合在一起的。侧枝的数量越少，结晶度越低，因此密度就越高，这可以从不同类型的聚乙烯的不同特性中观察到。
聚乙烯是耐候性的，但如果长时间暴露在阳光下，就会变脆。这个限制可以通过添加紫外线稳定剂来克服。它可以被点燃，用黄色的蓝色火焰移开火源后，它会继续燃烧，这将导致塑料滴水。聚乙烯的表面特性防止它粘在一起或印迹没有预处理。聚乙烯可以是透明的、乳状不透明的或不透明的，这取决于材料的等级、产品的厚度和添加剂的存在。
聚乙烯的分类
低密度聚乙烯(LDPE)由聚合物链上的长枝和短枝组成。这些分支的存在，使链从过于紧密地打包在一起，给LDPE一个灵活性，使它适合应用，如塑料袋，电线绝缘，塑料包装。LDPE对包括酸、碱、醇、醛、酮和植物油在内的大多数化学物质都具有很强的抗腐蚀性。它的吸水率也很低。
线性低密度聚乙烯(LLDPE)类似于LDPE，但包括大量线性链，有许多短边分支。通常使用乙烯与α-烯烃如1-丁烯，1-己烯和1-辛烯的共聚制备。可以通过调节组分公式来操纵成品的特性。
高密度聚乙烯（HDPE）主要由分子间力保持在一起的直链分子组成。没有侧枝确保链条紧密压实。这种高密度导致适度僵硬的产品，适用于切割板，果汁容器，塑料木材和玩具等应用。HDPE具有良好的耐化学性，在极低的温度下保持艰难（-76华氏度）。它具有蜡状表面纹理，可防风雨。
超高分子量聚乙烯(UWMPE)具有极长的链条，可以纺成螺纹，具有比钢更高的抗拉强度。长直链之间的分子间力的强度创造了一种坚固的材料，具有非常高的冲击强度。它被用于像防弹背心这样的应用。和其他聚乙烯类型一样，UHMWPE对大多数化学物质都有抵抗力，除了氧化性酸。它还具有低吸湿性，但它的自润滑性能使其高度抗磨损。
美国测试和测量学会（ASTM）确定各种聚乙烯的规格，包括各种应用的规格。不同级别的聚乙烯的主要性质在下表中给出：
密度（LB / IN3）
.035
.035
.034
吸水，24小时（％）
<0.01
0.
0.
抗拉强度
1,800 - 2,200.
4,600
3,100.
缺口冲击强度
没有休息
3.
没有休息
线性热膨胀系数(x10^-5 in/in/deg F)
3.
3.
3.
最高持续使用温度(def F)
160
180
180
约。熔化温度(℃F)
230.
260.
280
绝缘强度(V/mil)短时间，1/8”厚
460-700.
450-500.
900
如何制作聚乙烯塑料？
聚乙烯的基本构建块是乙烯分子，由2个碳原子和4个氢原子组成。乙烯在天然气中发现，也在精炼原油中生产。第一阶段的油精炼阶段之一是石脑油，其通过催化裂解器加工以产生更高的辛烷值材料。该裂化过程还产生乙烯，其与其他产品分离以进一步加工成聚乙烯。乙烯是一种天然气。
根据待生物等级的聚乙烯存在不同的加工方法。
通过将乙烯气体压缩到50,000psi的压力，使其冷却并加入反应器中来制备LDPE。将引发剂加入反应器中，使其导致聚合反应发生。恒定搅拌反应器中的材料确保最大转化率。反应后，将未使用的乙烯与产物分离并再循环回压缩机。将聚合物挤出，切成粒料，并在进入储存筒仓之前干燥。颗粒通常袋装，以便向客户融化和加工成成品的消费产品。
高密度聚乙烯是在催化过程中制造的，这使得聚乙烯的制造过程在较低的温度和压力下进行。Ziegler-Natta和铬催化剂是早期使用的催化剂，但更新类型的催化剂不断被开发，以改善生产过程和产品的特性。有些工艺甚至将不同类型的聚乙烯混合到一个批次中，模糊了不同产品等级之间的界限。
LLDPE也在催化过程中制备，加入α-烯烃（丁烷，己烷）等共聚物。LLDPE的分子结构是一种长链，具有许多短的分支。
使用茂金属催化剂生产UHMWPE，得到极长的烃链（超过100,000个单体组分分子）。称为凝胶纺丝的二次过程采用UHMWPE的加热凝胶，并通过喷丝头挤出。该产品在水浴中冷却。该纺纱工艺产生具有高分子取向（95％）的纤维，这是一种使其具有极高的拉伸强度。
使用聚乙烯塑料成型
聚乙烯从工厂以颗粒形式生产，并根据其规格分级。客户在自己的生产过程中使用这些颗粒作为原材料，包括通过加热和加压来熔化它们，然后将液态塑料塑成最终的形式。根据所需要的原材料等级和成品类型，聚乙烯有多种成型方法:
- 注塑
注塑成型是从聚乙烯制造成品的两种最常用的方法之一。将颗粒送入加热的圆筒中，在那里旋转螺旋螺旋螺旋桨将熔化的塑料推入模具中。将固定量的聚乙烯注入10,000-30,000psi的高压。一旦注入完成后，将在打开之前冷却模具，并除去成品。这是用于制造批量生产品的典型过程，如铲斗和瓶盖。 - 吹塑
吹塑被用于制造像瓶子和注射器这样的产品，在这些产品中有一个空腔。在吹塑过程中，第一阶段涉及到使用标准注射模具围绕芯针成型预成型。一旦预模冷却，它就被放置在第二个模具的中心。预制件再加热，压缩空气通过芯针供应，将熔融塑料吹向最终模具的内壁，从而形成内部型腔。一旦冷却，销钉被移除。 - 压缩成型
压缩成型主要用于热固性塑料，这是塑料不能重新加热并无数次重梳。可以将粉末和其他材料添加到混合物中以产生特殊性质或加强最终产品。在该过程中，塑料由加热的板模制，该加热板向塑料施加压力。这一过程中的短循环时间使其对于汽车行业的零件等大容量应用使其具有吸引力。 - 转移成型
传递成型涉及在塑料被传递到压缩成型过程之前将其加热到熔融状态。当有许多小孔或金属嵌件时，熔化的塑料更容易在这些周围形成，而不会影响对齐。 - 薄膜插入成型
该过程包括在注射塑料之前将薄膜或织物材料插入注射模具中，因此将薄膜捕获在成品内。 - 挤压
随着注射成型，挤出是将聚乙烯形成为所需形状的最常见的方法之一。颗粒通过料斗进料到加热室中，其中螺旋钻向前驱动熔化的塑料。在加热室的末端是一个模具，其使塑料形状在大气中形成。该过程用于创建连续纸张，管，电缆，管道等。成品落在传送带上，在传送带上，空气冷却（有时由鼓风机辅助）。还可以将产品插入水中以加速冷却过程。 - 气体注射成型
在气体注射成型中，通过额外的步骤提高了标准注射成型工艺。将模具填充到所需总熔融塑料的70％，然后将气体泵入腔室中以将塑料推入模具的末端。净效应是由于气体吹气，最终产品具有空心中心，并且使用较少的塑料。 - 旋转成型
将粉末塑料置于中空模具中并固定到旋转毂上。毂在炉内的2个轴上旋转，使塑料熔化并涂覆模具的内壁。轮毂继续通过冷却循环旋转，这通常涉及将水喷射到模具的外部。最后，取出成品。该方法的优点是模具的简单性，所需的压力缺乏，以及缺乏焊接和在成品中的连接。 - 结构性泡沫成型
熔融塑料与压缩气体一起注入到蓄能器中，在塑料中产生泡沫效应。将泡沫塑料从蓄能器中注入模具。从蓄能器到模具的压力下降导致塑料膨胀并填充模具。冷却后，皮是光滑的，但内部核心是泡沫，给成品一个高刚性。 - 热成型
通过取塑料片完成热成型和真空成型，将其加热至柔软，然后将其覆盖在模具上。在某些情况下应用正气压，而在其他情况下，将产生真空以将塑料压在模具上。冷却后，成品被排出。 - 反应注射成型
反应注塑成型是塑料制品的新技术。将塑料与其他组分混合在较低的温度下比传统的注塑成型更低。在模具内发生放热反应以加压塑料。随着需要较低的温度和压力，生产成本降低。还可以将玻璃纤维添加到混合物中以加入成品的强度。
维护
聚乙烯是一种非常耐用的材料，它不容易磨损或减弱。然而，长期暴露在阳光下会导致产品的脆性。对于暴露在元件下的管道或储罐，建议进行检查周期，以识别由于脆性造成的蜘蛛网或裂纹。
聚乙烯产品的寿命和耐用性是如此之好，以至于许多制造商称它们是免维护的。
应用程序
聚乙烯是消费产品中使用的最常见的热塑性塑料形式，具有各种各样的应用。以下是一些更常见的用途：
- 食品包装材料:由于聚乙烯对吸水性和化学损伤进行了抗性，因此可以使用用于食品包装应用的安全性。
- 医疗管道：聚乙烯的多孔性使其成为导管和其他医疗产品的理想材料，因为它具有抗污染能力。
- 铲斗，瓶子和垃圾箱：由于塑料的硬度和在应力下的耐用性，它适合消费产品。
- 防弹背心:UHMWPE纤维具有很高的抗拉强度，而且非常轻，这使得它们成为安全应用的理想材料。
- 气电缆:它们很轻，因此易于安装，但很坚固，因此在复杂的工业应用中很有用。
回收
塑料制品因其对环境的影响而受到了很多负面报道，但就像大多数潜在的污染物一样，导致环境破坏的是人类的行为，而不是产品本身。聚乙烯不能生物降解，因此不适合在垃圾填埋场弃置。
然而，聚乙烯的性质使其成为再循环的理想选择，因为它可以熔化并倒入另一种产品中。此外，其对液体的化学污染和吸收的抵抗力意味着再循环产物不含许多杂质。有时，再循环和原子材料在成品消费品的形成过程中混合在一起。回收号码＃2适用于LDPE的HDPE和＃4;许多回收设施可以处理这两种等级进行重用。
许多以前被认为是环境危害的材料(例如，橡胶)的回收速度越来越快，因为人们倾向于可持续发展的生活方式和回收技术的发展。
