和几乎所有的其他聚合物一样，HDPE是不同长度的聚合物链的集合。短链的相对分子质量只有500—1000，长链的相对分子质量可到1000万。不同链长的相对含量（即MWD曲线的形状和宽度）主要取决于生产技术和用于聚合的催化剂类型。可以根据具体的应用要求，量体裁衣式的定制HDPE树脂的MWD宽度。
①反应性 HDPE是一个饱和的线性烃，化学反应性很低。HDPE分子中最活泼的部位是双链端基和在聚合物支链上的支化点上的CH链。HDPE与大部分有机酸和无机酸不反应。因为对氢氟酸稳定性，使它成为装氢氟酸溶液容器最适宜的材料。硫酸的浓溶液（70%）在加热的条件下可以和HDPE慢慢反应，生成磺化取代物。在室温下可以被浓硝酸及它与硫酸的混合物硝化。在更苛刻的条件下这些酸可以分解聚合物，产生有机酸的混合物。HDPE在任何浓度的碱性溶液或盐溶液（包括KMnO4等氧化剂）中是最稳定的。
在室温下，HDPE不溶于任何已知的有机溶剂，但在温度高于80—100℃时，大部分HDPE可溶解在一些芳烃、脂肪烃和卤代烃中。常用于溶解HDPE的溶剂是二甲苯、四氢化萘、十氢化萘、1，2，4三甲苯等。
②热降解 受热时HDPE比较稳定，在缺氧条件下，仅在290—300摄氏度化学反应才较明显。HDPE的热裂解是C-C键的自由基断裂反应。反应降低了树脂的相对分子质量，并在聚合物链中引入乙烯基。产生了低分子量烃。在惰性气氛中的裂解在500摄氏度以上才较明显，主要的裂解产物是蜡、低分子量烷烃、烯烃和二烯烃。
③热氧化降解 在高温时氧会在一系列的自由基反应中进攻HDPE分子，这些反应降低了树脂的相对分子质量，并在聚合物链中引入羟基和羧基等含氧基团。其他的氧化产物是水、醛、酮、醇等低分子量化合物。HDPE的氧化降解主要是被杂质引发的，这些杂质主要是含钛和铬等的过渡族金属的催化剂残渣。因为氧化降解可以在造粒或加工过程中产，因而在这些操作过程中应保护熔融的树脂免受氧的攻击。为避免热氧化降解，树脂中应加入抗氧剂，即自由基抑制剂，如萘胺、苯二胺等，抗氧剂的用量通常为0.1%—1.0%（质量）。
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