自20世紀(jì)90年代以來(lái)我國(guó)的合成樹(shù)脂工業(yè)蓬勃發(fā)展，產(chǎn)量與消費(fèi)一直保持著良好的增長(zhǎng)勢(shì)頭。目前，我國(guó)合成樹(shù)脂生產(chǎn)能力達(dá)到1000萬(wàn)噸，位列美國(guó)、日本、德國(guó)、韓國(guó)之后，居世界前五位。但是，塑料管道所需要的各種專(zhuān)用樹(shù)脂尚有較大缺口，在我國(guó)雖然PE和PP樹(shù)脂產(chǎn)量很大，但適合做管材的樹(shù)脂不多，尤其是適合做城市供水、城市燃?xì)廨斔陀玫腜E管專(zhuān)用料和建筑冷熱水用的PP-R專(zhuān)用料更少，還需進(jìn)口一定數(shù)量的塑料管道專(zhuān)用樹(shù)脂。
在我國(guó)塑料管道發(fā)展很快，質(zhì)量在不斷提高。目前，已初步形成以聚氯乙烯(PVC-U)管、聚乙烯(PE)管和聚丙烯(PP-R)管為主的塑料管產(chǎn)業(yè)。其中聚乙烯PE給水管由于其自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于建筑給水，建筑排水，埋地排水管，建筑采暖、輸氣管，電工與電訊保護(hù)套管、工業(yè)用管、農(nóng)業(yè)用管等。其主要應(yīng)用于城市供水、城市燃?xì)夤?yīng)及農(nóng)田灌溉。
高密度聚乙烯HDPE管的特性：
高密度聚乙烯，英文名稱(chēng)為“High Density Polyethylene”，簡(jiǎn)稱(chēng)為“HDPE”。HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹(shù)脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。某些種類(lèi)的化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，例如腐蝕性氧化劑(濃硝酸)，芳香烴(二甲苯)和鹵化烴(四氯化碳)。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強(qiáng)度高，使其很適用于電線(xiàn)電纜。中到高分子量等級(jí)具有極好的抗沖擊性，在常溫甚至在-40度低溫度下均如此。
HDPE是一種由乙烯共聚生成的熱塑性聚烯烴。雖然HDPE在1956年就已推出，但這種塑料還沒(méi)達(dá)到成熟水平。這種通用材料還在不斷開(kāi)發(fā)其新的用途和市場(chǎng)。
【主要特性】
HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹(shù)脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。某些種類(lèi)的化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，例如腐蝕性氧化劑(濃硝酸)，芳香烴(二甲苯)和鹵化烴(四氯化碳)。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強(qiáng)度高，使其很適用于電線(xiàn)電纜。中到高分子量等級(jí)具有極好的抗沖擊性，在常溫甚至在-40F低溫度下均如此。各種等級(jí)HDPE的獨(dú)有特性是四種基本變量的適當(dāng)結(jié)合：密度、分子量、分子量分布和添加劑。不同的催化劑被用于生產(chǎn)定制特殊性能聚合物。這些變量相結(jié)合生產(chǎn)出不同用途的HDPE品級(jí)；在性能上達(dá)到最佳的平衡。
【密度】
這是決定HDPE特性的主要變量，雖然被提到的4種變量確實(shí)起到相互影響作用。乙烯是聚乙烯主要原料，少數(shù)的其它共聚單體，如1一丁烯、l一己烯或1一辛烯，也經(jīng)常用于改進(jìn)聚合物性能，對(duì)HDPE，以上少數(shù)單體的含量一般不超過(guò)1%-2%。共聚單體的加入輕微地減小了聚合物的結(jié)晶度。這種改變一般由密度來(lái)衡量，密度與結(jié)晶率呈線(xiàn)性關(guān)系。美國(guó)一般分類(lèi)按ASTM D1248規(guī)定，HDPE的密度在0.940g／。C以上；中密度聚乙烯(MDPE)密度范圍0.926～0.940g／CC。其它分類(lèi)法有時(shí)把MDPE歸類(lèi)于HDPE或LLDPE。均聚物具有最高密度、最大的剛度，良好的防滲透性和最高的熔點(diǎn)，但一般具有很差抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂(ESCR)。ESCR是PE抗由機(jī)械或化學(xué)應(yīng)力所引起的開(kāi)裂性的能力。更高的密度一般改進(jìn)了機(jī)械強(qiáng)度性，例如拉伸強(qiáng)度、剛度和硬度；熱性能如軟化點(diǎn)溫度和熱變形溫度；防滲透性，如透氣性或水蒸氣透過(guò)性。較低的密度改進(jìn)其沖擊強(qiáng)度和E-SCR。聚合物密度主要是受共聚單體加入的影響，但較少程度也受分子量影響。高分子量百分?jǐn)?shù)使密度略有降低。例如，在一個(gè)較寬分子量范圍內(nèi)均聚物具有不同的密度。
【生產(chǎn)和催化劑】
PE最通常的生產(chǎn)方法是通過(guò)淤漿或氣相加工法，也有少數(shù)用溶液相加工生產(chǎn)。所有這些加工過(guò)程都是由乙烯單體、a-烯烴單體、催化劑體系(可能是不止一種化合物)和各種類(lèi)型的烴類(lèi)稀釋劑參與的放熱反應(yīng)。氫氣和一些催化劑用來(lái)控制分子量。淤漿反應(yīng)器一般為攪拌釜或是一種更常用的大型環(huán)形反應(yīng)器，在其中料漿可以循環(huán)攪拌。當(dāng)乙烯和共聚單體(根據(jù)需要)和催化劑一接觸，就會(huì)形成聚乙烯顆粒。除去稀釋劑后，聚乙烯顆粒或粉粒被干燥并按劑量加入添加劑，就生產(chǎn)出粒料。帶有雙螺桿擠出機(jī)的大型反應(yīng)器的現(xiàn)代化生產(chǎn)線(xiàn)，可每小時(shí)生產(chǎn)PE40000磅以上。新的催化劑的開(kāi)發(fā)為改進(jìn)新等級(jí)HDPE的性能作出貢獻(xiàn)。兩種最常用的催化劑種類(lèi)是菲利浦的鉻氧化物為基礎(chǔ)的催化劑和鈦化合物一烷基鋁催化劑。菲利浦型催化劑生產(chǎn)的HDPE有中寬度分子量分布；鈦一烷基鋁催化劑生產(chǎn)的分子量分布窄。用復(fù)式反應(yīng)器生產(chǎn)窄MDW的聚合物所用催化劑也可用于生產(chǎn)寬MDW品級(jí)。舉例來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)顯著不同分子量產(chǎn)品的兩個(gè)串聯(lián)反應(yīng)器可以生產(chǎn)出雙峰分子量聚合物，這種聚合物具有全寬域的分子量分布。
【添加劑】
抗氧劑的加入可防止聚合物在加工過(guò)程中降解，并防止制成品在使用中氧化。抗靜電添加劑用于許多包裝品級(jí)以減少瓶子或包裝物對(duì)灰塵和污物的粘附。特定的用途需要特殊的添加劑配方，例如與電線(xiàn)、電纜用途相關(guān)的銅抑制劑。優(yōu)良的耐氣候性和抗紫外線(xiàn)(或日光)可通過(guò)添加抗UV添加劑。沒(méi)有添加抗紫外線(xiàn)或炭黑的PE，建議不要持續(xù)在戶(hù)外使用。高等級(jí)的炭黑顏料提供了優(yōu)良的抗UV性并可經(jīng)常在戶(hù)外應(yīng)用，如電線(xiàn)、電纜、槽池村層或管子。
【分子量】
較高的分子量導(dǎo)致較高的聚合物粘度，不過(guò)粘度也與測(cè)試所用的溫度和剪切速率有關(guān)。用流變或分子量測(cè)量對(duì)材料的分子量進(jìn)行表征。HDPE的品級(jí)一般具有的分子量范圍是40 000～300 000，重均分子量大致與熔融指數(shù)范圍相對(duì)應(yīng)，即從100～0.029／10min。通常地，更高的MW(更低的熔融指數(shù)MI)增強(qiáng)了熔體強(qiáng)度、更好韌性和ESCR，但是更高M(jìn)W使加工
過(guò)程更難或且需要更高的壓力或溫度。
分子量分布(MWD)：PE的WD根據(jù)使用的催化劑和加工過(guò)程而有從窄到寬的不同。
最常用的MWD測(cè)量指數(shù)是不勻度指數(shù)(HI)，它等于重均分子量(MW)除以數(shù)均分子量(Mn)。所有HDPE品級(jí)的這個(gè)指數(shù)范圍是4—30。窄MWD提供了在模塑過(guò)程中的低翹曲性和高沖擊性。中到寬MWD提供了對(duì)多數(shù)擠塑過(guò)程的可加工性。寬MWD也可改進(jìn)熔體強(qiáng)度和抗蠕變性。行業(yè)資訊
【加工方法】
PE可用很寬的不同加工法制造。以乙烯為主要原料，丙烯、1-丁烯、己烯為共聚體，在催化劑的作用下，采用淤漿聚合或氣相聚合工藝，所得到的聚合物經(jīng)閃蒸、分離、干燥、造粒等工序，獲得顆粒均勻的成品。包括諸如片材擠塑、薄膜擠出、管材或型材擠塑，吹塑、注塑和滾塑。
▲擠塑：用于擠塑生產(chǎn)的品級(jí)一般具有小于1的熔體指數(shù)和中寬到寬的MWD。在加工過(guò)程中，低的MI可獲得適宜的熔體強(qiáng)度。更寬MWD品級(jí)更適于擠塑，因?yàn)樗鼈兙哂懈叩纳a(chǎn)速度，較低的模口壓力而且熔體斷裂趨勢(shì)減少。
PE有許多擠塑用途，如電線(xiàn)、電纜、軟管、管材和型材。管材應(yīng)用范圍從用于天然氣小截面黃管到48in直徑用于工業(yè)和城市管道的厚壁黑管。大直徑中空壁管用作混凝土制成的雨水排水管和其它下水道管線(xiàn)的替代物增長(zhǎng)迅速。
板材和熱成型：許多大型野餐型冷藏箱的熱成型襯里是由PE制成的，具有韌性、重量輕和耐用性。其它片材和熱成型產(chǎn)品包括擋泥板、槽罐襯里、盤(pán)盆防護(hù)罩、運(yùn)輸箱和罐。一種大量的增長(zhǎng)迅速的片材應(yīng)用是地膜或池底村里，這是基于MDPE具有韌性、耐化學(xué)性和不滲透性。
▲吹塑：在美國(guó)銷(xiāo)售的HDPE1／3以上用于吹塑用途。這些范圍從裝漂白劑、機(jī)油、洗滌劑、牛奶和蒸餾水的瓶子到大型冰箱、汽車(chē)燃料箱和筒罐。吹塑品級(jí)的特性指標(biāo)，如熔體強(qiáng)度、ES-CR和韌性，與用于片材和熱成型應(yīng)用級(jí)相似，故相似品級(jí)可以采用。
注射-吹塑通常用于制造更小的容器(小于16oz)，用于包裝藥品、洗發(fā)液和化妝品。這種加工過(guò)程的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)瓶子自動(dòng)去邊角，不需象一般吹塑加工那樣的后期修整步驟。盡管有某些窄MWD品級(jí)用于改進(jìn)表面光潔度，一般使用中寬到寬MWD品級(jí)。
▲注塑：HDPE有數(shù)不清的應(yīng)用，范圍從可重復(fù)使用的薄壁飲料杯到5-gsl罐，消費(fèi)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的HDPE的1／5。注塑品級(jí)一般熔體指數(shù)5～10，有具有韌性較低流動(dòng)性品級(jí)和具有可加工性的較高流動(dòng)性品級(jí)。用途包括日用品和食品薄壁包裝物；有韌性、耐用的食品和涂料罐；高抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂應(yīng)用，如小型發(fā)動(dòng)機(jī)燃料箱和90-gal垃圾罐。
▲滾塑：采用這種加工法的材料一般被粉碎成粉末料，使其在熱循環(huán)中熔融并流動(dòng)。滾塑使用兩類(lèi)PE：通用和可交聯(lián)類(lèi)。通用級(jí)MDPE／HDPE通常的密度范圍從0.935到0.945g／CC，具有窄MWD，使產(chǎn)品具有高沖擊性和最小的翹曲，其熔體指數(shù)范圍一般為3—8。更高M(jìn)I品級(jí)通常不適用，因?yàn)樗鼈儾痪邆錆L塑制品希望的沖擊性和抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性。
高性能滾塑應(yīng)用系利用其化學(xué)可交聯(lián)品級(jí)的獨(dú)特性能。這些品級(jí)在模塑周期的第一段，流動(dòng)性好，而后交聯(lián)以形成其卓越的抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性、韌性。耐磨性和耐氣候性。可交聯(lián)PE唯一適用于大型容器，范圍從500-gal運(yùn)輸各種化學(xué)品儲(chǔ)罐到20，000-gal農(nóng)用儲(chǔ)箱。
▲薄膜：PE薄膜加工一般用普通吹膜加工或平擠加工法。大多數(shù)PE用于薄膜，通用低密度PE(LDPE)或線(xiàn)性低密PE(LLDPE)都可用。HDPE薄膜級(jí)一般用于要求優(yōu)越的拉伸性和極好的防滲性的地方。例如，HDPE膜常用于商品袋、雜貨袋和食物包裝。
【產(chǎn)品性能】
高密度聚乙烯為無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)臭的白色顆粒，熔點(diǎn)約為130℃，相對(duì)密度為0.941~0.960。它具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有較高的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好。介電性能，耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性亦較好。
【回收利用】
HDPE是塑料回收市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的一部分。這主要因?yàn)槠湟自偌庸ぃ凶钚∠薅鹊慕到馓匦院推湓诎b用途的大量應(yīng)用。主要的回收利用是將25%的回收材料，例如后消費(fèi)回收物(PCR)，與純HDPE經(jīng)再加工后用于制造不與食物接觸的瓶子。
【包裝與儲(chǔ)運(yùn)】
貯存時(shí)應(yīng)該遠(yuǎn)離火源、隔熱，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)應(yīng)保持干燥、整潔，嚴(yán)禁混入任何雜質(zhì)，嚴(yán)禁日曬、雨淋。運(yùn)輸應(yīng)貯放在清潔、干燥有頂棚的車(chē)廂或船艙內(nèi)，不得有鐵釘?shù)燃怃J物。嚴(yán)禁和易燃的芳香烴、鹵代烴等一些有機(jī)溶劑混運(yùn)。
