Les propriétés du polyéthylène varient en fonction de la qualité du matériau vierge utilisé pour synthétiser ce thermoplastique et de sa cristallisation structurelle. En règle générale, l’intégrité du matériau à base de polyéthylène du produit final dans l’industrie des plastiques est basée sur la densité et le point de fusion. Cependant, étant donné que cette substance peut être produite par un certain nombre de méthodes pour polymériser l’éthane, chacune produira des différences dans les propriétés spécifiques du polyéthylène. Les variations susceptibles de conduire à ces différences concernent le poids moléculaire, la densité et le degré de ramification de l’attachement moléculaire du carbone.
La plupart des gens connaissent les deux formes les plus courantes de ce polymère : le polyéthylène basse densité (LDPE) et le polyéthylène haute densité (HDPE). Étant donné que les propriétés du premier polyéthylène contiennent un plus grand degré de ramification à longue chaîne, la matrice est moins dense et n’offre pas autant de résistance à la traction que la seconde. Puisque c’est le cas, le LDPE est moins coûteux à produire et à traiter que des polymères similaires.
Le HDPE, en revanche, est une qualité de polyéthylène plus durable en raison d’une densité plus élevée et d’une cristallisation linéaire. Les propriétés du polyéthylène de ce matériau le rendent approprié pour une utilisation dans la production de nombreux types de plastiques résistants aux contraintes destinés à un usage grand public et commercial. Par exemple, le HDPE est utilisé pour fabriquer des contenants de lait de la taille d’un gallon, ainsi que des accessoires de plomberie.
Comme mentionné précédemment, les propriétés du polyéthylène diffèrent selon la méthode de polymérisation employée. Le procédé peut être induit en stimulant la polymérisation radicalaire, par l’introduction d’un amide alcalin ou d’un monomère secondaire (polymérisation par addition anionique et polymérisation par coordination ionique, respectivement), ou par l’utilisation d’un catalyseur. De plus, l’application d’une haute tension est utilisée pour obtenir du polyéthylène cristallin à chaîne étendue (ECC), ce qui entraîne une cristallisation dense mais rend la transparence.
Les catalyseurs sont souvent la méthode de choix pour obtenir un matériau qui présente les propriétés souhaitables du polyéthylène. Par exemple, le polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé (UHMWPE) et le polyéthylène à poids moléculaire élevé (HMWPE) sont tous deux induits par le catalyseur et ont une densité et un poids moléculaire exceptionnellement élevés. En raison d’un degré élevé de durabilité, l’UHMWPE est utilisé pour fabriquer diverses pièces de machines, des articulations et implants artificiels et des gilets pare-balles. Le HMWPE est utilisé pour fabriquer des articles résistants aux produits chimiques, tels que des réservoirs de carburant et de stockage.
En plus de la densité, du poids moléculaire et de la résistance aux contraintes, d’autres propriétés du polyéthylène sont prises en compte pour évaluer la fonction et l’application. Ceux-ci incluent la résistance aux chocs ou aux impacts, le taux de cisaillement – taux de fusion et d’écoulement du polymère – et la résistance à l’affaissement, qui fait référence à la façon dont le matériau résiste à la fusion et au remoulage. Tous ces facteurs ont un impact sur la façon dont le matériau se comportera pendant le traitement. De plus, étant donné qu’une grande partie de la matière première utilisée dans l’industrie des plastiques aujourd’hui peut provenir de résines polymères recyclées, les propriétés du polyéthylène peuvent varier considérablement, même entre différents lots présentés comme le même matériau.