一、聚乙烯介绍
PE=Polyethylene，聚乙烯，是结构最简单的高分子有机化合物，当今世界应用最PE聚乙烯广泛的高分子材料，由乙烯聚合而成，根据密度的不同分为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯。
聚乙烯有很多种，通常按工业化出现的年代来分有1939年工业化的第一代聚乙烯，即：高压法聚乙烯（低密度聚乙烯）、1953年工业化的第二代聚乙烯，即：低压法聚乙烯（高密度聚乙烯）、1977年工业化的第三代聚乙烯，即：线性低密度聚乙烯（LLDPE）、1984年工业化的第四代聚乙烯，超低密度聚乙烯（VLDPE），以及1958年工业化的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）和20世纪90年代出现的茂金属聚乙烯（MPE）。严格说来上述聚乙烯在生产过程中，有的添加了少量的4碳或8碳的α烯烃作为共聚单体，但由于α烯烃使用量很少，所以还保持了聚乙烯的不少特性。
（一）低密度聚乙烯（LDPE）
LDPE的特性是：（1）LDPE是密度为0.91~0.925g/cm3的白色蜡状颗粒状固体，无味无嗅无毒；（2）LDPE是典型的结晶型聚合物，结晶度为55%~65%，熔点为105~126℃；（3）LDPE是非极性材料，易带静电，表面能低，因而在印刷、复合前应进行电晕处理，以提高表面能，加工过程中，应注意防静电，避免静电积累影响制品质量或电火花放电，引起火灾；（4）LDPE透明性优良，热封性优良，可广泛用于透明低温冷冻包装制品的生产；（5）LDPE阻湿性优良，是制作干燥食品或需要良好防潮物品包装的优质原料。但LDPE阻气性大，易透过各类气体；（6）LDPE虽有一定的耐油脂性，但其耐油脂性和耐有机溶剂性不如聚丙烯，因此，当厚度小时，不适宜长期放置汽油、酒精、油脂等。使用LDPE时，最好厚度应超过50mm；（7）LDPE具有易燃性，燃烧时，火焰无烟无色，且有烧滴现象并有蜡烛气，是鉴别的一个特点。
LDPE挤出吹膜时应选择熔融指数（MI）为2～6g/10min的吹膜级粒子，不仅有良好开口性，还有良好热封性。挤出机均化段温度在150~180℃，吹胀比2~3。牵引比应与吹胀比平衡。挤吹或注吹中空容器时，选择MI小于2g/10min的挤吹级或注吹级的LDPE粒子，大于2g/10min的粒子易产生瓶子的厚薄不均或根本吹不出好的容器。挤出流涎LDPE膜时，一般选用8～15g/10min的MI，太高的MI膜强度太低，挤出温度视流涎膜用途而定，如果为热封用，则温度不要超过200℃，如果为复合用，为了提高PE同其它基材的挤复牢度，可提高到300℃甚至更高的温度，但超过315℃以上时，时间不能太长，避免分介加大，性能降低。
（二）中密度聚乙烯（MDPE）
中密度聚乙烯是密度为0.926～0.94g/cm3，与LDPE有相同性能的一种聚乙烯，由于密度的提高，MDPE的结晶度高达70%～80%，而密度和结晶度的提高，则提高了MDPE熔融温度、制品的硬度和强度。MDPE处于LDPE和HDPE之间。应当指出PE也有用压延方法成型成片材和薄膜的，但是由于LDPE熔融流动性太好，因此，压延加工都用于PE的填充改性材料中，如：片材用于真空吸塑包装制品时。
（三）高密度聚乙烯（HDPE）
高密度聚乙烯（0.94～0.965g/cm3）的刚性、强韧性、机械强度、耐溶剂性、耐应力开裂性都比LDPE好。由于MI<1g/10mm的HDPE有很高的强度，因此，用于垃圾袋是吹膜级HDPE的重要用途之一，熔点126～136℃，结晶度超过90%。回转成型用HDPE可以选用MI3～20g/10min的粒子或粉末，生产大型高强度的包装容器。注射周转箱可以用MI为30～50g/10min的HDPE。HDPE成型温度为180～250℃。HDPE特点是强度很高，透明性差。
（四）线性低密度聚乙烯（LLDPE）
LLDPE除了具有LDPE的一些特性外，它还有以下几个特点：（1）LLDPE具有极好的热封性，虽然LLDPE的熔融温度比LDPE要高5℃左右，但LLDPE的热封性具有良好的似离子性能，即：像离子型聚合物surlyn那样，热封面即使有严重的污染，仍旧有高度的热封强度；热封时温度只要高于起始热封温度就可有高热封强度，而一般的塑料，如：LDPE热封温度愈高，热封强度愈大，因此，如用LLDPE为热封材料，可只需使用较低的热封温度就可达到高度可靠的热封强度，适宜于高速热合机使用；（2）LLDPE的熔融粘度相当地大，是LDPE的10倍，而且LLDPE的熔融粘度对温度不敏感，而对加工应力的敏感性则很强，这就是说LLDPE不能用提高温度的方法来降低粘度，而只能用提高加工的速度，即：提高剪切应力的方法来提高熔融流动性，因此，加工LLDPE的螺杆设计是特殊的，主电机的功率往往是LDPE的2倍以上。我们常常用50%的LDPE+50%LLDPE的混合料来改善二者的性能，并使之可以在加工LDPE的设备上加工LLDPE。
（五）茂金属聚乙烯（mPE）
mPE同以上的各类PE不一样，它不是用一般的ziegler-Natta催化剂聚合而成的，而是用二茂基氯锆和甲基铝氧化物组成的新型催化剂生成的。特点是具有LLDPE同样的性能，同时也可以用提高温度，或提高剪切力的方法来提高流动性。它在塑料包装上一问世就得到广泛的应用。
（六）超高分子量聚乙烯（UHMWPE）
UHMWPE是分子量超过100万的一种聚乙烯，由于分子量特别高，其熔融流动性几乎为零，不适宜一般加工设备来加工，而只适宜于采用热压法或者冷压烧结法加工，现在利用其加入其它PE的掺混法用挤出法也可挤出，目前除了使用于包装容器外，还很少作其他用途。
在聚乙烯的配方设计上应注意以下几点：（1）各类聚乙烯及其乙烯共聚物。如：乙烯同醋酸乙烯酯（EVA）、乙烯同乙烯醇的共聚物等均有良好的相容性，因此可以共混改性以改善共混物的性能；（2）同一种产品型式，例如：薄膜，可以用多种生产工艺制造。同一种原料，因生产工艺的不同，制得的产品性能上是会有很大差异的；即使同一种产品同一种原料和生产工艺，使用的工艺参数不同，产品的性能也会有差异，因此，在注意生产配方、工艺外还应注意到生产中的温度，剪切应力，拉伸比等参数；（3）当使用橡胶与塑料共混改性时，最好使用粉末状的橡胶，或者应使用双辊炼胶机充分与塑料混炼，后切粒再生产，否则橡胶不易分散入塑料中，而在使用功能性材料如：填充剂，抗氧剂，抗静电剂等改性时，最好使用母料，以达到更加均匀的添加效果；（4）配方的重要原则是在全面满足制品使用要求的情况下使用价格最便宜，生产方法最简单的工艺。塑料的改性有化学改性和物理改性，共混配方是一种物理改性，层合（Lamination）也是一种改性。即使是二种完全相容的材料，也应当充分混合均匀才能有良好效果。共混物的性能是二个完全相容的物质的性能同它在共混物中的重量百分数的乘积之和。
二、PE管材基本概念
PE管目前中国的市政管材市场，塑料管道正在稳步发展，PE管、PP-R管、UPVC管都占有一席之地，其中PE管强劲的发展势头最为令人瞩目。PE管的使用领域广泛。其中给水管和燃气管是其两个最大的应用市场。PE树脂，是由单体乙烯聚合而成，由于在聚合时因压力、温度等聚合反应条件不同，可得出不同密度的树脂，因而又有高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯之分。在加工不同类型PE管材时，根据其应用条件的不同，选用树脂牌号的不同，同时对挤出机和模具的要求也有所不同。国际上把聚乙烯管的材料分为PE32、PE40、PE63、PE80、PE100五个等级，而用于燃气管和给水管的材料主要是PE80和PE100。我国对聚乙烯管材专用料没有分级，这使得国内聚乙烯燃气管和给水管生产厂家选择原材料比较困难，也给聚乙烯管材的使用带来了不小的隐患。因此国家标准局在GB/T13663-2000新标准中作了大量的修订，规定了给水管的不同级别PE80和PE100对应不同的压力强度，并且去掉旧标准中的拉伸强度性能，而增加了断裂伸长率（大于350%），即强调基本韧性。
1、产品分类
1）给水用聚乙烯（PE）管材
2)燃气用埋地聚乙烯管材，
3）HDPE硅芯管，
4）HDPE电缆护套管
5）高密度聚乙烯管
6)PE地埋电缆护套管，
7）PE打孔管
8）HDPE双壁波纹管
按密度分类
PE是主要基于其密度和分支分为几个不同的类别。其机械性能取决于显著的变量，如支化的程度和类型，晶体结构和分子量。随着销售卷方面，最重要的聚乙烯级是高密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯和低密度聚乙烯（LDPE）。
超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的
超低分子量聚乙烯（ULMWPE或PE-WAX）
高的高分子量聚乙烯（HMWPE）
高密度聚乙烯（HDPE）
高密度的交联聚乙烯（HDXLPE）
交联聚乙烯（PEX交联聚乙烯）
中密度聚乙烯（MDPE）
线性低密度聚乙烯（LLDPE）的
低密度聚乙烯（LDPE）的
甚低密度聚乙烯（VLDPE）
2、产品特性
高密度聚乙烯，英文名称为“HighDensityPolyethylene”，简称为“HDPE”。HDPE是一种由乙烯共聚生成的热塑性聚烯烃。虽然HDPE在1956年就已推出，但这种塑料还没达到成熟水平。这种通用材料还在不断开发其新的用途和市场。
PE管材主要特性
各种等级HDPE的独有特性是四种基本变量的适当结合：密度、分子量、分子量分布和添加剂。不同的催化剂被用于生产定制特殊性能聚合物。这些变量相结合生产出不同用途的HDPE品级；在性能上达到最佳的平衡。
PE管材产品性能
高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为130℃，相对密度为0.941~0.960。它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。
PE管材包装储运
贮存时应远离火源，隔热，仓库内应保持干燥、整洁，严禁混入任何杂质，严禁日晒、雨淋。运输应贮放在清洁、干燥有顶棚的车厢或船舱内，不得有铁钉等尖锐物。严禁与易燃的芳香烃、卤代烃等有机溶剂混运。
PE管材回收利用
HDPE是塑料回收市场增长最快的一部分。这主要因为其易再加工，有最小限度的降解特性和其在包装用途的大量应用。主要的回收利用是将25%的回收材料，例如后消费回收物（PCR），与纯HDPE经再加工后用于制造不与食物接触的瓶子。
给水用PE管材是传统的钢铁管材、聚氯乙烯（PVC）饮用水管的换代产品。
1、PE燃气管材
⑴连接可靠：聚乙烯管道系统之间采用电热熔方式连接，接头的强度高于管道本体强度。
⑵低温抗冲击性好：聚乙烯的低温脆化温度极低，可在-60-60℃温度范围内安全使用。冬季施工时，因材料抗冲击性好，不会发生管子脆裂。
⑶抗应力开裂性好：HDPE具有低的缺口敏感性、高的剪切强度和优异的抗刮痕能力，耐环境应力开裂性能也非常突出。
⑷耐化学腐蚀性好：HDPE管道可耐多种化学介质的腐蚀，土壤中存在的化学物质不会对管道造成任何降解作用。聚乙烯是电的绝缘体，因此不会发生腐烂、生锈或电化学腐蚀现象；此外它也不会促进藻类、细菌或真菌生长。
⑸耐老化，使用寿命长：含有2-2.5%的均匀分布的碳黑的聚乙烯管道能够在室外露天存放或使用50年，不会因遭受紫外线辐射而损害。
⑹耐磨性好：HDPE管道与钢管的耐磨性对比试验表明，HDPE管道的耐磨性为钢管的4倍。在泥浆输送领域，同钢管相比，HDPE管道具有更好的耐磨性，这意味着HDPE管道具有更长的使用寿命和更好的经济性。
⑺可挠性好：HDPE管道的柔性使得它容易弯曲，工程上可通过改变管道走向的方式绕过障碍物，在许多场合，管道的柔性能够减少管件用量并降低安装费用。
⑻搬运方便：HDPE管道比混凝土管道、镀锌管和钢管更轻，它容易搬运和安装，更低的人力和设备需求，意味着工程的安装费用的大大降低。
⑼多种全新的施工方式：HDPE管道具有多种施工技术，除了可以采用传统的开挖方式进行施工外，还可以采用多种全新的非开挖技术如顶管、定向钻孔、衬管、裂管等方式进行施工，这对于一些不允许开挖的场所，是唯一的选择，因此HDPE管道应用领域更为广泛。
PE给水管材特性:
1、长久的使用寿命：在正常条件下，最少寿命达50年。
2、卫生性好：PE管无毒，不含重金属添加剂，不结垢，不滋生细菌，很到的解决了饮用水二次污染的问题。符合GB/T17219安全性评价标准规定以及国家卫生部相关的卫生安全评价规定。
3、可耐多种化学介质的腐蚀：无电化学腐蚀。
4、内壁光滑，摩擦系数极低，介质的通过能力相应提高并具有优异的耐磨性能。
5、柔韧性好，抗冲击强度高，耐强震、扭曲。
6、重量轻，运输、安装便捷。
7、独特的电熔连接和热熔对接、热熔承插连接技术使接口强度高与管材本体，保证了接口的安全可靠。
8、焊接工艺简单，施工方便，工程综合造价低。
9、PE环保健康给水管材dn20~dn90为蓝色，dn110以上为蓝色或黑色带蓝线，其他颜色需定做，配件颜色与管材颜色相对应。
10、水流阻力小：HDPE管道具有光滑的内表面，其曼宁系数为0.009。光滑的表现和非粘附特性保证HDPE管道具有较传统管材更高的输送能力，同时也降低了管路的压力损失和输水能耗。
PE排污管
排污用PE管材又称高密度聚乙烯管材，英文即：HDPE。这类管材常被用作市政工程首选管材，主要用在：污水处理行业。因为其耐磨、防酸耐腐蚀、耐高温、耐高压等特点，渐渐的取代了钢管、水泥管等传统管材在市场上的地位，特别是因为此管材重量轻方便安装与移动，是新型材料的首选。[1]用户在选择这种材质的管道的时候也要特别注意以下几点：
1.塑料管道原料的选择要特别注意。聚乙烯原料的牌号有数千种，市面上有低至几千元一吨的原料，这种原料生产的产品不可施工，否则造成返工损失巨大。
2.选用管道生产厂家要以正规专业的生产厂家为准。
3.在选择购买PE管时要实地对生产厂家进行考察，看是否具备生产能力。
管材性能
1
20℃静液压强度（环向应力9.0MPa，100h）
不破裂，不渗漏
2
80℃静液压强度（环向应力4.6MPa，165h）
不破裂，不渗漏
3
80℃静液压强度（环向应力4.0MPa，1000h）
不破裂,，不渗漏
4
断裂伸长率，%
≥350
5
纵向收缩率（110℃），%
≤3
6
氧化诱导时间（200℃），min
≥20
7
耐候性1)（管材累计
接受≥3.5GJ/m老化
能量后）
80℃静液压强度（环向应力4.6MPa，165h）
不破裂，不渗漏
断裂收缩率，%
≥350
氧化诱导时间（200℃），min
≥10
