聚乙烯（polyethylene ，簡(jiǎn)稱PE）是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹(shù)脂。在工業(yè)上，也包括乙烯與少量α-烯烴的共聚物。聚乙烯無(wú)臭，無(wú)毒，手感似蠟，具有優(yōu)良的耐低溫性能（最低使用溫度可達(dá)-100~-70°C），化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕（不耐具有氧化性質(zhì)的酸）。常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，電絕緣性優(yōu)良。

聚乙烯1922年由英國(guó)ICI公司合成，1933年，英國(guó)卜內(nèi)門化學(xué)工業(yè)公司發(fā)現(xiàn)乙烯在高壓下可聚合生成聚乙烯。此法于1939年工業(yè)化，通稱為高壓法。1953年聯(lián)邦德國(guó)K.齊格勒發(fā)現(xiàn)以TiCl4-Al(C2H5)3為催化劑，乙烯在較低壓力下也可聚合。此法由聯(lián)邦德國(guó)赫斯特公司于1955年投入工業(yè)化生產(chǎn)，通稱為低壓法聚乙烯。50年代初期，美國(guó)菲利浦石油公司發(fā)現(xiàn)以氧化鉻-硅鋁膠為催化劑，乙烯在中壓下可聚合生成高密度聚乙烯，并于1957年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。60年代，加拿大杜邦公司開(kāi)始以乙烯和 α-烯烴用溶液法制成低密度聚乙烯。1977年，美國(guó)聯(lián)合碳化物公司和陶氏化學(xué)公司先后采用低壓法制成低密度聚乙烯，稱作線型低密度聚乙烯，其中以聯(lián)合碳化物公司的氣相法最為重要。線型低密度聚乙烯性能與低密度聚乙烯相似，而又兼有高密度聚乙烯的若干特性，加之生產(chǎn)中能量消耗低，因此發(fā)展極為迅速，成為最令人注目的新合成樹(shù)脂之一。

低壓法的核心技術(shù)在于催化劑。德國(guó)齊格勒發(fā)明的TiCl4-Al(C2H5)3體系為聚烯烴的第一代催化劑，催化效率較低，每克鈦約得數(shù)千克聚乙烯。1963年比利時(shí)索爾維公司首創(chuàng)以鎂化合物為載體的第二代催化劑，催化效率達(dá)每克鈦得數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)克聚乙烯。采用第二代催化劑還可省去脫除催化劑殘?jiān)暮筇幚砉ば?。以后又發(fā)展了氣相法高效催化劑。1975年，意大利蒙特愛(ài)迪生集團(tuán)公司研制成可省去造粒而直接生產(chǎn)球狀聚乙烯的催化劑，被稱作第三代催化劑，是高密度聚乙烯生產(chǎn)的又一變革。

聚乙烯對(duì)于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機(jī)械作用)是很敏感的，耐熱老化性差于聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和加工條。聚乙烯可用一般熱塑性塑料的成型方法加工。用途十分廣泛，主要用來(lái)制造薄膜、包裝材料、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等，并可作為電視、雷達(dá)等的高頻絕緣材料。隨著石油化工的發(fā)展，聚乙烯生產(chǎn)得到迅速發(fā)展，產(chǎn)量約占塑料總產(chǎn)量的1/4。1983年世界聚乙烯總生產(chǎn)能力為24.65Mt，在建裝置能力為3.16 Mt。2011年最新統(tǒng)計(jì)結(jié)果，全球產(chǎn)能達(dá)到96Mt，聚乙烯生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)顯示，生產(chǎn)消費(fèi)逐步向亞洲地區(qū)轉(zhuǎn)移，中國(guó)日漸成為最重要的消費(fèi)市場(chǎng)。

聚乙烯的分類：

聚乙烯依聚合方法、分子量高低、鏈結(jié)構(gòu)之不同，分高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）及線性低密度聚乙烯（LLDPE）。

LDPE

性質(zhì)：無(wú)味、無(wú)臭、無(wú)毒、表面無(wú)光澤、乳白色蠟狀顆粒，密度約0.920 g/cm3，熔點(diǎn)130℃～145℃。不溶于水，微溶于烴類等。能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕，吸水性小，在低溫時(shí)仍能保持柔軟性，電絕緣性高。

生產(chǎn)工藝：主要有高壓管式法和釜式法兩種。為降低反應(yīng)溫度和壓力，管式法工藝普遍采用低溫高活性引劑引發(fā)聚合體系，以高純度乙烯為主要原料，以丙烯、丙烷等為密度調(diào)整劑，使用高活性引發(fā)劑在約200℃～330℃、150～300MPa條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)。反應(yīng)器中引發(fā)聚合的熔融聚合物，必須要經(jīng)過(guò)高壓、中壓和低壓冷卻、分離，高壓循環(huán)氣體經(jīng)過(guò)冷卻、分離后送入超高壓（300MPa）壓縮機(jī)入口，中壓循環(huán)氣體經(jīng)過(guò)冷卻、分離后送入高壓（30MPa）壓縮機(jī)入口，而低壓循環(huán)氣體經(jīng)過(guò)冷卻、分離后送入低壓（0.5 MPa）壓縮機(jī)循環(huán)利用，而熔融聚乙烯經(jīng)過(guò)高壓、低壓分離后送入造粒機(jī)，進(jìn)行水中切粒，在造粒時(shí)，企業(yè)可以根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域，加入適宜的添加劑，顆粒經(jīng)包裝出廠。

用途：可以采用注塑、擠塑、吹塑等加工方法。主要用作農(nóng)膜、工業(yè)用包裝膜、藥品與食品包裝薄膜、機(jī)械零件、日用品、建筑材料、電線、電纜絕緣、涂層和合成紙等。

LLDPE

性質(zhì)：由于LLDPE和LDPE的分子結(jié)構(gòu)明顯不同，性能也有所不同。與LDPE相比，LLDPE具有優(yōu)異的耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能和電絕緣性，較高的耐熱性能、抗沖和耐穿刺性能等。生產(chǎn)工藝：LLDPE樹(shù)脂主要利用全密度聚乙烯裝置生產(chǎn)，代表性的生產(chǎn)工藝為Innovene工藝和UCC的Unipol工藝。

用途：通過(guò)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

性質(zhì)：本色、圓柱狀或扁圓狀顆粒，顆粒光潔，粒子的尺寸在任意方向上應(yīng)為2 mm～5 mm，無(wú)機(jī)械雜質(zhì)，具熱塑性。粉料為本白色粉末，合格品允許有微黃色。常溫下不溶于一般溶劑，但在脂肪烴、芳香烴和鹵代烴中長(zhǎng)時(shí)間接觸時(shí)能溶脹，在70℃以上時(shí)稍溶于甲苯、醋酸中。在空氣中加熱和受日光影響發(fā)生氧化作用。能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕。吸水性小，在低溫時(shí)仍能保持柔軟性，電絕緣性高。

生產(chǎn)工藝：采用氣相法和淤漿法二種生產(chǎn)工藝。

用途：采用注塑、吹塑、擠塑、滾塑等成型方法，生產(chǎn)薄膜制品、日用品及工業(yè)用的各種大小中空容器、管材、包裝用的壓延帶和結(jié)扎帶、繩纜、魚(yú)網(wǎng)和編織用纖維、電線電纜等。

聚乙烯的生產(chǎn)工藝：

聚乙烯按聚合壓力可以分為高壓法、中壓法、低壓法。

高壓法用來(lái)生產(chǎn)低密度聚乙烯，這種方法開(kāi)發(fā)得早，用此法生產(chǎn)的聚乙烯至今約占聚乙烯總產(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(zhǎng)速度已大大落后于低壓法。低壓法就其實(shí)施方法來(lái)說(shuō)，有淤漿法、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，還可通過(guò)加共聚單體，生產(chǎn)中、低密度聚乙烯，也稱為線型低密度聚乙烯。各種低壓法工藝發(fā)展很快。

高壓法

用氧或過(guò)氧化物等作引發(fā)劑，使乙烯聚合為低密度聚乙烯的方法。乙烯經(jīng)二級(jí)壓縮后進(jìn)入反應(yīng)器，在壓力100～300 MPa、溫度200～300℃及引發(fā)劑作用下聚合為聚乙烯，反應(yīng)物經(jīng)減壓分離，使未反應(yīng)的乙烯回收后循環(huán)使用，熔融狀的聚乙烯在加入塑料助劑后擠出造粒。

所用聚合反應(yīng)器有管式反應(yīng)器（管長(zhǎng)可達(dá)2000m）和釜式反應(yīng)器兩種。管式法流程的單程轉(zhuǎn)化率20%～34%，單線年生產(chǎn)能力100 kt。釜式法流程的單程轉(zhuǎn)化率20%～25%，單線年生產(chǎn)能力180kt。

低壓法

分淤漿法、溶液法和氣相法三種，除溶液法外，聚合壓力都在2MPa以下。一般步驟有催化劑的配制、乙烯聚合、聚合物的分離和造粒等。

①淤漿法：生成的聚乙烯不溶于溶劑而呈淤漿狀。淤漿法聚合條件溫和，易于操作，常用烷基鋁作活化劑，氫氣作分子量調(diào)節(jié)劑，多采用釜式反應(yīng)器。由聚合釜出來(lái)的聚合物淤漿經(jīng)閃蒸釜、氣液分離器到粉料干燥機(jī)，然后去造粒。生產(chǎn)過(guò)程中還包括溶劑回收、溶劑精制等步驟。采用不同的聚合釜串聯(lián)或并聯(lián)的組合方式，可以得到不同分子量分布的產(chǎn)品。

②溶液法：聚合在溶劑中進(jìn)行，但乙烯和聚乙烯均溶于溶劑中，反應(yīng)體系為均相溶液。反應(yīng)溫度（≥140℃）、壓力（4～5MPa）較高。特點(diǎn)是聚合時(shí)間短，生產(chǎn)強(qiáng)度大，可兼產(chǎn)高、中、低三種密度的聚乙烯，能較好地控制產(chǎn)品的性質(zhì)；但溶液法所得聚合物分子量較低，分子量分布窄，固體物含量較低。

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，由貯罐定量加入到床層內(nèi)，用高速乙烯循環(huán)以維持床層流態(tài)化，并排除聚合反應(yīng)熱。生成的聚乙烯從反應(yīng)器底部出料。反應(yīng)器的壓力約2 MPa，溫度85～100℃。氣相法是生產(chǎn)線型低密度聚乙烯最主要的方法，氣相法省去了溶劑回收和聚合物干燥等工序，且比溶液法節(jié)省投資15%和操作成本10%。為傳統(tǒng)高壓法投資的30%，操作費(fèi)的1/6。因而得到了迅速發(fā)展。但氣相法在產(chǎn)品質(zhì)量及品種上有待進(jìn)一步改進(jìn)。

中壓法

用負(fù)載于硅膠上的鉻系催化劑，在環(huán)管反應(yīng)器中，使乙烯在中壓下聚合，生產(chǎn)高密度聚乙烯。

加工和應(yīng)用：可用吹塑、擠出、注射成型等方法加工，廣泛應(yīng)用于制造薄膜、中空制品、纖維和日用雜品等。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高聚乙烯對(duì)紫外線和氧化作用的穩(wěn)定性，改善加工及使用性能，需加入少量塑料助劑。常用的紫外線吸收劑為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，還加入抗氧劑、潤(rùn)滑劑、著色劑等，使聚乙烯的應(yīng)用范圍更加擴(kuò)大。

聚乙烯的用途：

高壓聚乙烯：一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、電線包裹層等

中低、壓聚乙烯：以注射成型制品及中空制品為主。

超高壓聚乙烯：由于超高分子聚乙烯優(yōu)異的綜合性能，可作為工程塑料使用。