一、前言

PE管材具有比PVC管材更環(huán)保的特性，開始漸漸取代PVC管材進(jìn)入主流管材市場(chǎng)。對(duì)于這種新興的材料有必要對(duì)它的性能進(jìn)行全方位的檢測(cè)，以確定其的使用范圍，確保其能更好地為我們所服務(wù)。

二、材料與方法

1、材料分析

通過分析抗氧劑，找到一些影響抗氧劑使用的因素，包括：在施工加工過程中的要注意抗氧劑的添加時(shí)機(jī)，添加的時(shí)機(jī)太早或太晚，對(duì)抗氧化效果無太大效果；還要對(duì)添加的抗氧劑的量進(jìn)行控制，因?yàn)榭寡鮿┑牧亢涂寡趸Ч⒉皇强偝烧?。超過一定量后反而會(huì)促進(jìn)氧化效果：抗氧劑的協(xié)同作用，當(dāng)兩種以上的抗氧劑混合使用時(shí)，其抗氧化效果往往會(huì)比單獨(dú)一種使用的抗氧化效果更強(qiáng)：避免如Co、Cu、Fe、Mn、Ni等過渡元素離子的混入，因這些過渡元素離子具有很強(qiáng)的促進(jìn)氧化的作用，即助氧化劑；在使用過程中盡量避免光、熱、氧對(duì)其的影響等等。

通過分析PE管材，找到一些PE管材的特性，包括：溫度，PE管材一般在一60℃～60℃的溫度范圍內(nèi)使用，溫度過低或過高后都會(huì)對(duì)PE管材的使用有一些影響；抗應(yīng)力開裂性能好：耐腐蝕性高，可耐多種化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，不會(huì)發(fā)生腐爛等現(xiàn)象；耐老化，正常情況下使用壽命長達(dá)50年之久，不會(huì)因遭受紫外線而損壞；可繞性能好，易完全，可以繞過障礙物進(jìn)行施工；重量輕，容易進(jìn)行搬運(yùn)和安裝，可以降低搬運(yùn)和安裝的費(fèi)用；耐候性，80℃靜液壓強(qiáng)度，不發(fā)生破裂、不滲漏，斷裂收縮率大于等于350％，200攝氏度時(shí)氧化誘導(dǎo)大于等于10分鐘。

因此在材料選取時(shí)要針對(duì)這些因素進(jìn)行選取，盡量避開一些影響材料測(cè)試結(jié)果的情況和氣候，使測(cè)試結(jié)果符合統(tǒng)計(jì)學(xué)。

2、材料選取

因?yàn)橐M(jìn)行對(duì)比測(cè)試，因此選取四組進(jìn)行對(duì)照測(cè)試。每組選取10根相同長度的PE管材進(jìn)行測(cè)試，第一組為標(biāo)準(zhǔn)組，隨機(jī)選取同一批次出廠合格的添加抗氧劑的PE管，于；第二組為試驗(yàn)組，隨機(jī)選取同一批次出廠合格的未加抗氧劑的PE管材；第三組為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照組，隨機(jī)選取不同批次出廠合格的添加抗氧劑的PE管材；第四組為試驗(yàn)對(duì)照組，隨機(jī)選取不同批次出廠合格的未添加抗氧劑的PE管材。

3、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

將四組材料統(tǒng)一放置在同一環(huán)境條件下的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，確保試驗(yàn)環(huán)境相同，這樣最終得到的試驗(yàn)結(jié)果也將符合正態(tài)分布和統(tǒng)計(jì)學(xué)，以排除因不同環(huán)境條件下對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響，減小誤差率。

4、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

測(cè)試PE管材的標(biāo)準(zhǔn)有很多種，老化測(cè)試、物理特性測(cè)試等，每個(gè)都包含很多種不同的測(cè)試方法。如果全部選取，第一是開銷太大，第二是沒有必要，因此就需要從這些測(cè)試中根據(jù)PE管材的特性和抗氧劑的特性選取最適合、最能體現(xiàn)出抗氧削對(duì)PE管材使用壽命影響的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試法。

4、測(cè)試方法的選取

通過上邊對(duì)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的分析，決定通過兩種測(cè)試方法來進(jìn)行PE管材的測(cè)試試驗(yàn)，這樣既能涵蓋PE管材也能包括抗氧劑的使用特性。

(一)氧化誘導(dǎo)期試驗(yàn)

采用美國PE公司生產(chǎn)的Pyris 1 DSC (功率補(bǔ)償型差式掃描量熱儀)測(cè)定高分子材料氧化誘導(dǎo)期。PE管材試樣在惰性氣體環(huán)境下，加熱到預(yù)定溫度(200度)恒定五分鐘后，切換到氧氣狀態(tài)下，測(cè)定試樣發(fā)生降解所需的時(shí)間。

(二)耐性試驗(yàn)

光老化尤其是陽光暴曬對(duì)PE管材的影響也極大，紫外線的強(qiáng)度對(duì)管材會(huì)造成直接性的破壞。

(三)化學(xué)穩(wěn)定性試驗(yàn)

PE管材具有很好的穩(wěn)定性，對(duì)氯、氧氣體、酸、堿等有良好的耐化學(xué)性，但苯、汽油、四氯化碳等對(duì)PE管材有一定的影響。

(四)短期強(qiáng)度試驗(yàn)

在實(shí)際環(huán)境中，由于地基下沉、地震、海嘯等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，管道面對(duì)這種程度的變形而不發(fā)生斷裂的情況也應(yīng)考慮進(jìn)去。

結(jié)果

所有四組材料進(jìn)行完五組試驗(yàn)后，得出以下結(jié)論：

從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出：

1、至少12次測(cè)得連續(xù)增長的缺口，試驗(yàn)一周后第一組的2個(gè)試樣沒有發(fā)生裂紋增長，第二組的4個(gè)試樣發(fā)生了裂紋增長，第三組的3個(gè)中有1個(gè)試樣發(fā)生了裂紋增長，第四組的3個(gè)試樣發(fā)生了裂紋增長，有1個(gè)試樣發(fā)生了裂紋增長。

2、在20攝氏度靜液壓強(qiáng)度，環(huán)向應(yīng)力9，0MPa，100H試驗(yàn)中，四組材料都不發(fā)生破裂、滲漏；80攝氏度靜液壓強(qiáng)度，環(huán)向應(yīng)力4．6MPa,165H試驗(yàn)中，第一、三組材料不發(fā)生破裂、滲漏，第二、四組各有2根材料發(fā)生破裂、滲漏現(xiàn)象：80攝氏度靜液壓強(qiáng)度，環(huán)向應(yīng)力4．0MPA，100H試驗(yàn)中，第一、三組材料不發(fā)生破裂、滲漏，第二、四組各有1根材料發(fā)生破裂、滲漏現(xiàn)象。

3、管材在累計(jì)接受大于等于3．56J／m 老化能量后，在80度靜液壓強(qiáng)度，環(huán)向應(yīng)力4.6MPa，165H試驗(yàn)中，第一組的試樣沒有發(fā)生破裂、滲漏，第二組的試樣有7根試樣發(fā)生破裂、滲漏，第三組的試樣有2根試樣發(fā)生破裂、滲漏，第四組的試樣有8根發(fā)生破裂、滲漏。

4、可耐多種化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，但苯、汽油、四氯化碳等化學(xué)物質(zhì)對(duì)PE管材影響甚大，第一組有2根試樣發(fā)生破裂、滲漏，第二組有7根試樣發(fā)生破裂、滲漏，第三組有4根試樣發(fā)生破裂、滲漏，第四組有8根試樣發(fā)生破裂、滲漏。

5、強(qiáng)度試驗(yàn)中，PE管材的柔性使得它能夠彎曲，因此在臨界值之前沒有發(fā)生破裂、滲漏的現(xiàn)象，而到臨界值之后，四組試樣中的管材十有八九都發(fā)生了破裂、滲漏的現(xiàn)象。

討論

抗氧劑是一種化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)其在聚合物體內(nèi)存在時(shí)就可以抑制氧化過程，從而延長其使用壽命。其中抗氧劑1010應(yīng)用于PE、PVC、ABS樹脂、橡膠等的聚合、成型、最終使用等階段中；抗氧劑1076應(yīng)用于聚烯烴、聚酯和石油產(chǎn)品中：抗氧劑168同抗氧劑1010應(yīng)用的范圍大致相同，只多了一項(xiàng)接著劑；抗氧劑264在國內(nèi)被廣泛的用于化妝品動(dòng)植物油脂中：抗氧劑1098常與含磷的抗氧劑混合使用，以提高自身的抗氧化性；抗氧劑2246常用于淺色的橡膠制品中，能阻止纖維素樹脂、ABS樹脂的光老化和熱老化：抗氧劑3(X)0常用于白色、透明制品中。對(duì)聚乙烯電線電纜的抗氧化作用顯著，可與碳黑共用，增強(qiáng)自身的抗氧化性：抗氧劑3300具有制品長期持久保護(hù)的作用：抗氧劑DLP與抗氧劑1010、抗氧劑1076等共用時(shí)有很好的協(xié)同效應(yīng)。理想的抗氧劑應(yīng)具備以下幾個(gè)條件：

1、具有極高的抗氧化能力；

2、加工時(shí)的性能良好，在高溫加熱時(shí)不易揮發(fā)、不易分解；

3、不易溶解于水中和油中；

4、抗氧劑本身應(yīng)該是無毒、無色的；

5、價(jià)格一定得是物美價(jià)廉的。

但這畢竟是理想，現(xiàn)實(shí)中沒有哪一種抗氧劑能夠滿足這些條件，實(shí)際使用中都要與其他抗氧劑進(jìn)行共用，以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，以提高自身的抗氧化性。不同的抗氧劑作用也是不盡相同的。即使是同一種抗氧劑在不同的聚合物中的作用也是不同的。試驗(yàn)表明抗氧劑不能改變聚合物制品制成之后的后果，因此抗氧劑要盡早加入，有些時(shí)候要稍晚點(diǎn)兒加入，一切都由何種聚合物而決定。另添加抗氧劑不能過多，過多的抗氧劑對(duì)于抗氧化效果的作用會(huì)起到反作用。

最后通過實(shí)驗(yàn)，我們得出的結(jié)論是抗氧劑可以提高PE管材的穩(wěn)定性，延長PE管材的使用壽命。