HDPE材料简介

【英文全称】High Density Polyethylene

【英文缩写】HDPE

【中文全称】高密度聚乙烯

【常用俗称】低压乙烯

【组成单体】乙烯

【基本特性】高密度聚乙烯是一种不透明白色腊状材料，比重比水轻，比重为0.941~0.960，柔软而且有韧性，但比LDPE略硬，也略能伸长，无毒，无味。

【燃烧特性】易燃，离火后能继续燃烧，火焰上端呈黄色，下端呈蓝色，燃烧时会熔融，有液体滴落，无黑烟冒出，同时，发出石蜡燃烧时发出的气味。

【主要优点】耐酸碱，耐有机溶剂，电绝缘性优良，低温时，仍能保持一定的韧性。表面硬度，拉伸强度，刚性等机械强度都高于LDPE，接近于PP，比PP韧，但表面光洁度不如PP。

【主要缺点】机械性能差，透气差，易变形，易老化，易发脆，脆性低于PP，易应力开裂，表面硬度低，易刮伤。难印刷，印刷时，需进行表面放电处理，不能电镀，表面无光泽。

【应用场合】用于挤出包装薄膜，绳索，编织袋，渔网，水管；注塑低档日用品及外壳，非承载荷构件，胶箱，周转箱；挤出吹塑容器，中空制品，瓶子。

【注塑工艺】HDPE有数不清的应用，范围从可重复使用的薄壁饮料杯到5－gsl罐，消费国内生产的HDPE的1/5。注塑品级一般熔体指数5～10，有具有韧性较低流动性品级和具有可加工性的较高流动性品级。用途包括日用品和食品薄壁包装物；有韧性、耐用的食品和涂料罐；高抗环境应力开裂应用，如小型发动机燃料箱和90－gal垃圾罐。

特征

一般的HDPE熔点为142℃，分解温度为300℃；注塑温度的可调区间较大。注塑时，一般使用温度为180℃-230℃；因是烯烃类塑料，它不吸水，生产时，不需烘干，但为了产品质量，可用60℃温度烘干1hr，以排出浮水；聚乙烯的熔体粘度大，流长比小，薄壁制品可能缺胶，因此，浇口和流道相对较大；制品易带静电，表面易吸埃。收缩率为16‰，溢边值为0.05mm。

性能

高密度聚乙烯具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均较好，但与低密度绝缘性比较略差些；化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；薄膜对水蒸气和空气的渗透性小、吸水性低；耐老化性能差，耐环境开裂性不如低密度聚乙烯，特别是热氧化作用会使其性能下降，所以，树脂需加入抗氧剂和紫外线吸收剂等来提高改善这方面的不足。高密度聚乙烯薄膜在受力情况下的热变形温度较低，这一点应用时要注意。

生产工艺

PE最通常的生产方法是通过淤浆或气相加工法，也有少数用溶液相加工生产。所有这些加工过程都是由乙烯单体、a-烯烃单体、催化剂体系（可能是不止一种化合物）和各种类型的烃类稀释剂参与的放热反应。氢气和一些催化剂用来控制分子量。淤浆反应器一般为搅拌釜或是一种更常用的大型环形反应器，在其中料浆可以循环搅拌。当乙烯和共聚单体（根据需要）和催化剂一接触，就会形成聚 乙烯颗粒。除去稀释剂后，聚乙烯颗粒或粉粒被干燥并按剂量加入添加剂，就生产出粒料。带有双螺杆挤出机的大型反应器的现代化生产线，可每小时生产PE40000磅以上。新的催化剂的开发为改进新等级HDPE的性能作出贡献。两种最常用的催化剂种类是菲利浦的铬氧化物为基础的催化剂和钛化合物一烷基铝催化剂。菲利浦型催化剂生产的HDPE有 中宽度分子量分布；钛一烷基铝催化剂 生产的分子量分布窄。用复式反应器生产窄MDW的聚合物所用催化剂也可用 于生产宽MDW品级。举例来说，生产显著不同分子量产 品的两个串联反应器可以生产出双峰分子量聚合物，这种聚合物具有全宽域的分子量分布。

分子量

较高的分子量导致较高的聚合物粘度，不过粘度也与测试所用的温度和剪切速率有关。用流变或分子量测量对材料的分子量进行表征。HDPE的品级一般具有的分子量范围是40 000～300 000，重均分子量大致与熔融指数范围相对应，即从100～ 0.029g/10min（230℃，2.16kg）。通常地，更高的Mw（更低的熔融指数MI）增强了熔体强度、更好韧性和ESCR，但是更高Mw使加工

过程更难或且需要更高的压力或温度。

分子量分布（MWD）：PE的WD根据使用的催化剂和加工过程而有从窄到宽的不同。

最常用的MWD测量指数是不匀度指数（HI），它等于重均分子量（Mw）除以数均分子量（Mn）。所有HDPE品级的这个指数范围是4-30。窄MWD提供了在模塑过程中的低翘曲性和高冲击性。中到宽MWD提供了对多数挤塑过程的可加工性。宽MWD也可改进熔体强度和抗蠕变性。

添加剂

抗氧剂的加入可防止聚合物在加工过程中降解，并防止制成品在使用中氧化。抗静电添加剂用于许多包装品级以减少瓶子或包装物对灰尘和污物的粘附。特定的用途需要特殊的添加剂配方，例如与电线、电缆用途相关的铜抑制剂。优良的耐气候性和抗紫外线（或日光）可通过添加抗UV添加剂。没有添加抗紫外线或炭黑的PE，建议不要持续在户外使用。高等级的炭黑颜料提供了优良的抗UV性并可经常在户外应用，如电线、电缆、槽池村层或管子。

注塑工艺解析

高密度聚乙烯（HDPE）

料筒温度 喂料区 30～50℃（50℃）

区1 160～250℃（200℃）

区2 200～300℃（210℃）

区3 220～300℃（230℃）

区4 220～300℃（240℃）

区5 220～300℃（240℃）

喷嘴 220～300℃（240℃）

括号内的温度建议作为基本设定值，行程利用率为35％和65％，模件流长与壁厚之比为50：1到100：1

熔料温度：220～280℃

料筒恒温：220℃

模具温度：20～60℃

注射压力：

具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力80～140MPa（800～1400bar）；

一些薄壁包装容器除外可达到180MPa(1800bar)

保压压力：收缩程度较高，需要长时间对制品进行保压，尺寸精度是关键因素，约为注射压力的30％～60％

背压：5～20MPa（50～200bar）；背压太低的地方易造成制品重量和色散不均。

注射速度：对薄壁包装容器需要高注射速度，中等注射速度往往比较适用于其它类的塑料制品。

螺杆转速：高螺杆转速（线速度为1.3m/s）是允许的，只要满足冷却时间结束前就完成塑化过程就可以；螺杆的扭矩要求为低

计量行程：0.5～4D（最小值～最大值）；4D的计量行程为熔料提供足够长的驻留时间是很重要的

残料量：2～8mm，取决于计量行程和螺杆直径

预烘干：不需要；如果贮藏条件不好，在80℃的温度下烘干1h就可以

回收率：可达到100％回收

收缩率：1.2～2.5％；容易扭曲；收缩程度高；24h后不会再收缩（成型后收缩）

浇口系统：点式浇口；加热式热流道，保温式热流道，内浇套；横截面面积相对小，对薄截面制品已足够，机器停工时段无需用其它材料进行专门的清洗工作；PE耐温升

料筒设备：标准螺杆，标准使用的三段式螺杆；对包装容器类制品，混合段和切变段几何外形特殊（L：D＝25：1），直通喷嘴，止逆阀。