ریختشناسی ، به بررسی ساختار و خواص مواد می‌پردازد. هدف اصلی ریختشناسی، درک و شناخت بهتر از رفتار و ویژگی‌های مختلف مواد است که از طریق مطالعه ساختار آنها به دست می‌آید.در مورد پلی اتیلن به عنوان یک پلیمر نیز از متالورژی پلیمرها یا پلیمرورژی یاد می‌شود.

در  مورفولوژی پلی اتیلن به بررسی ساختار داخلی و خصوصیات فیزیکی-شیمیایی آن می‌پردازد. ساختار داخلی پلی اتیلن شامل زنجیره‌های پلیمری بلند و بدون تناوب است که به صورت تصادفی و به هم پیوسته‌اند. ساختار داخلی پلی اتیلن به دلیل فرایندهای تولید، شرایط پردازش و عوامل دیگر ممکن است متفاوت باشد. برای مثال، پلی اتیلن با چگالی بالاتر، ساختار داخلی متفاوتی نسبت به پلی اتیلن با چگالی کم دارد.

در  ریختشناسی پلی اتیلن، برای تحلیل و بررسی ساختار داخلی از روش‌های مختلفی مانند میکروسکوپ الکترونی، دستگاه XRD، دستگاه DSC و غیره استفاده می‌شود. این روش‌ها به متخصصین مورفولوژی پلیمرها کمک می‌کنند تا به شناخت بهتر از خصوصیات پلی اتیلن و رفتار آن در شرایط مختلف بپردازند.

ساختار داخلی پلی اتیلن شبیه به یک شبکه سه بعدی از لوله‌هایی است که به صورت رشته‌های طولی به هم پیوسته‌اند. این رشته‌ها از مولکول‌های پلیمری تشکیل شده‌اند که به صورت پیوسته با یکدیگر ترکیب شده‌اند. این لوله‌ها می‌توانند یکنواخت و یا نامنظم در اندازه و شکل باشند، ولی در کل ساختار داخلی پلی اتیلن برای بسیاری از نمونه‌های آن به صورت همگن و تصادفی است. این ساختار تراکم بالایی دارد که به دلیل نحوه ترکیب مولکول‌های پلیمری با یکدیگر به وجود آمده است. ساختار داخلی پلی اتیلن توسط تکنیک‌های مختلف مانند میکروسکوپ الکترونی، پراش پرتو ایکس و اسپکتروسکوپی بازتابی مادون قرمز بررسی شده است.

خصوصیات فیزیکی پلی اتیلن:

به طور کلی، خصوصیات فیزیکی پلی اتیلن شامل مقاومت در برابر ضربه، ضریب اصطکاک، چگالی، شفافیت، انعطاف پذیری و دمای نرم شدن می‌باشد.

مقاومت در برابر ضربه پلی اتیلن به خاطر ساختار موازی و بدون شاخه‌های طولانی آن، بسیار بالاست و بنابراین می‌تواند به عنوان یک جایگزین مناسب برای فلزات در برخی از کاربردها استفاده شود.

ضریب اصطکاک پلی اتیلن نیز به خاطر چگالی پایین آن بسیار کم است. این خصوصیت، باعث کاهش اصطکاک سطحی پلی اتیلن در مقایسه با دیگر مواد می‌شود.

چگالی پلی اتیلن به دلیل ساختار موازی و بدون تعداد کمیابی از شاخه‌های کند و بسیار بلورین آن، پایین است. پلی اتیلن دارای چگالی 0.91 g/cm³ می‌باشد.

شفافیت پلی اتیلن به دلیل نداشتن گروه‌های عامل رنگ‌زایی در ساختار آن بسیار بالاست. به همین دلیل، پلی اتیلن به عنوان یک جایگزین مناسب برای شیشه در برخی از کاربردها استفاده می‌شود.

انعطاف پذیری پلی اتیلن به دلیل ساختار خطی و بدون شاخه‌ آن، بسیار بالا است. به عبارت دیگر، پلی اتیلن به راحتی قابل انعطاف است و می‌تواند در بسیاری از کاربردها به عنوان یک جایگزین مناسب برای مواد پلاستیکی دیگر استفاده شود.

دمای نرم شدن آن نیز بسیار پایین است. دمای نرم شدن پلی اتیلن متغیر بوده و به وابستگی از نوع وزن مولکولی آن، محیط و شرایط فرآوری آن تغییر می‌کند. با افزایش وزن مولکولی، دمای نرم شدن پلی اتیلن کاهش می‌یابد.

از دیگر خصوصیات مهم پلی اتیلن، مقاومت آن در برابر عوامل شیمیایی است. پلی اتیلن به طور کلی مقاومت خوبی در برابر عوامل اسیدی و قلیایی دارد، اما به راحتی تحت تأثیر اکسیژن و نور قرار می‌گیرد که باعث تغییر رنگ و خرابی می‌شود.

همچنین، پلی اتیلن دارای خصوصیات نارسانایی الکتریکی، پایداری مکانیکی، پایداری حرارتی، ضد خوردگی و نفوذپذیری گازی نیز هستند که هر کدام در برخی از کاربردها نقش مهمی ایفا می‌کنند.

خصوصیات نارسانایی الکتریکی پلی اتیلن باعث شده است که این ماده برای استفاده در صنایع الکترونیکی، هدایت برق در کابل‌ها و برای جلوگیری از الکترودرما در اتصالات بکار رود.

همچنین، پایداری مکانیکی پلی اتیلن اجازه می‌دهد که این ماده به صورت پایدار در برابر ضربه‌ها، خمش و گرما باشد. به همین دلیل، پلی اتیلن به عنوان یکی از مواد پایه برای تولید قطعات خودرو، لوازم خانگی، لوازم التحریر، وسایل بسته‌بندی و … بکار می‌رود.

ضد خوردگی و نفوذپذیری گازی پلی اتیلن باعث شده است که این ماده برای بسته‌بندی مواد غذایی، دارویی، شیمیایی و گاز به کار رود. همچنین، پایداری حرارتی پلی اتیلن اجازه می‌دهد که این ماده در دماهای بالا و پایین مورد استفاده قرار گیرد، به عنوان مثال در صنایع نفت و گاز، خودروسازی و ساخت قطعات صنعتی.

خصوصیات شیمیایی پلی اتیلن:

خصوصیات شیمیایی پلی اتیلن در حقیقت بستگی به نوع پلیمر، محلول آن، دما و فشار دارد.

با این حال، پلی اتیلن خطی برای بسیاری از مواد شیمیایی و محلول‌ها، مقاوم است. پلی اتیلن خطی در محیط های با pH تقریباً خنثی و حتی در برخی از محیط‌های قلیایی، به خوبی عمل می کند. اما در مقابل اسیدهای قوی، پلی اتیلن حساس است.

پلی اتیلن با اکسیژن و نور قوی مستقیم ممکن است در معرض خطر بیشتری باشد، به دلیل اینکه اکسیژن و نور می توانند باعث شکستن زنجیره‌های پلیمری شوند. این اتفاق ممکن است باعث تغییر رنگ پلی اتیلن شود.

همچنین، پلی اتیلن خطی در برابر حرارت مقاوم است و قابلیت تحمل دمای بالا را دارد. از این رو، برای تولید قطعات صنعتی مانند لوله‌های گرمایشی، قطعات خودرو، محفظه های باتری و … استفاده می‌شود.

انواع پلی اتیلن بر اساس چگالی:

ساختار پلی اتیلن به چند دسته تقسیم می شود، به شرح زیر:

پلی اتیلن با فشار بالا (High-Density Polyethylene یا HDPE):

این نوع پلی اتیلن با ویژگی‌هایی مانند مقاومت به شکستگی،خمش،ضربه، پایداری حرارتی، مقاومت به شرایط محیطی سخت، پایداری بالای شیمیایی و خوردگی، ضد زنگ و نفوذپذیری گاز بالا شناخته می شود. به همین دلیل، برای ساخت لوله‌های گاز، لوله‌های آب و فاضلاب، قطعات خودرو، صنایع بسته بندی و … استفاده می‌شود.

پلی اتیلن با چگالی کم یا LDPE (Low Density Polyethylene) که از تولیدات قدیمی تر پلی اتیلن است، دارای چگالی کمتر از 0.94 گرم بر سانتی متر مکعب است. این نوع پلی اتیلن به دلیل پایین بودن چگالی،شفافیت، پایداری شیمیایی، مقاومت به شوک و پردازش آسان، برای بسته‌بندی کالاهای خوراکی،لوازم آشپزخانه، صنایع مختلف بسته‌بندی و کیسه‌های خرید استفاده می‌شود. همچنین، به دلیل خواص الکتریکی خوبی که دارد، در صنایع کابل‌سازی و تولید قطعات الکترونیکی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پلی اتیلن با چگالی بسیار بالا (Ultra-High Molecular Weight Polyethylene یا UHMWPE):

پلی اتیلن با چگالی بسیار بالا شناخته شده است به علت مقاومت بالایش در برابر سایش، شوک و اصطکاک و حرارت و قابلیت پردازش بالا. این نوع پلی اتیلن برای ساخت قطعات پوشش دهنده و نگهدارنده ماشین آلات،صنیع هوا و فضا، ابزارهای پزشکی، قطعاتی که باید در محیط‌هایی با آلاینده‌های شیمیایی و حرارتی بالا کار کنند، و غیره استفاده می شود.

پلی اتیلن با چگالی متوسط (Medium Density Polyethyleneیا MDPE) :

این نوع پلی اتیلن به عنوان MDPE شناخته می شود و دارای مقاومت در برابر ضربه، سایش، خمش و شکست است. همچنین دارای ویژگی های خوبی مانند پایداری شیمیایی، خوردگی و نفوذپذیری گازی می باشد. این نوع پلی اتیلن در صنایعی مانند صنایع لوله کشی، صنایع بسته بندی و صنایع خودروسازی مورد استفاده قرار می گیرد.