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管材進入主流管材市場。對于這種新興的材料有必要對它的性能進行全方位的檢測，以確定其的使用范圍，確保其能更好地為我們所服務。

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機，添加的時機太早或太晚，對抗氧化效果無太大效果；還要對添加的抗氧劑的量進行控制，因為抗氧劑的量和抗氧化效果并不是總成正比。超過一定量后反而會促進氧化效果：抗氧劑的協同作用，當兩種以上的抗氧劑混合使用時，其抗氧化效果往往會比單獨一種使用的抗氧化效果更強：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的促進氧化的作用，即助氧化劑；在使用過程中盡量避免光、熱、氧對其的影響等等。

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℃的溫度范圍內使用，溫度過低或過高后都會對PE管材的使用有一些影響；抗應力開裂性能好：耐腐蝕性高，可耐多種化學介質的腐蝕，不會發(fā)生腐爛等現象；耐老化，正常情況下使用壽命長達50年之久，不會因遭受紫外線而損壞；可繞性能好，易完全，可以繞過障礙物進行施工；重量輕，容易進行搬運和安裝，可以降低搬運和安裝的費用；耐候性，80℃靜液壓強度，不發(fā)生破裂、不滲漏，斷裂收縮率大于等于350％，200攝氏度時氧化誘導大于等于10分鐘。

因此在材料選取時要針對這些因素進行選取，盡量避開一些影響材料測試結果的情況和氣候，使測試結果符合統(tǒng)計學。

2、材料選取

因為要進行對比測試，因此選取四組進行對照測試。每組選取10根相同長度的PE管材進行測試，第一組為標準組，隨機選取同一批次出廠合格的添加抗氧劑的PE管，于；第二組為試驗組，隨機選取同一批次出廠合格的未加抗氧劑的PE管材；第三組為標準對照組，隨機選取不同批次出廠合格的添加抗氧劑的PE管材；第四組為試驗對照組，隨機選取不同批次出廠合格的未添加抗氧劑的PE管材。

3、實驗準備

將四組材料統(tǒng)一放置在同一環(huán)境條件下的實驗室進行試驗，確保試驗環(huán)境相同，這樣最終得到的試驗結果也將符合正態(tài)分布和統(tǒng)計學，以排除因不同環(huán)境條件下對試驗數據的影響，減小誤差率。

4、測試標準

測試PE管材的標準有很多種，老化測試、物理特性測試等，每個都包含很多種不同的測試方法。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試中根據PE管材的特性和抗氧劑的特性選取最適合、最能體現出抗氧削對PE管材使用壽命影響的測試標準和測試法。

4、測試方法的選取

通過上邊對測試標準的分析，決定通過兩種測試方法來進行PE管材的測試試驗，這樣既能涵蓋PE管材也能包括抗氧劑的使用特性。

(一)氧化誘導期試驗

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

(二)耐性試驗

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

(三)化學穩(wěn)定性試驗

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

(四)短期強度試驗

在實際環(huán)境中，由于地基下沉、地震、海嘯等地質災害發(fā)生時，管道面對這種程度的變形而不發(fā)生斷裂的情況也應考慮進去。

結果

所有四組材料進行完五組試驗后，得出以下結論：

從上述實驗數據可以得出：

1、至少12次測得連續(xù)增長的缺口，試驗一周后第一組的2個試樣沒有發(fā)生裂紋增長，第二組的4個試樣發(fā)生了裂紋增長，第三組的3個中有1個試樣發(fā)生了裂紋增長，第四組的3個試樣發(fā)生了裂紋增長，有1個試樣發(fā)生了裂紋增長。

2、在20攝氏度靜液壓強度，環(huán)向應力9，0MPa，100H試驗中，四組材料都不發(fā)生破裂、滲漏；80攝氏度靜液壓強度，環(huán)向應力4．6MPa,165H試驗中，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、滲漏現象：80攝氏度靜液壓強度，環(huán)向應力4．0MPA，100H試驗中，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、滲漏現象。

3、管材在累計接受大于等于3．56J／m 老化能量后，在80度靜液壓強度，環(huán)向應力4.6MPa，165H試驗中，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、可耐多種化學物質的腐蝕，但苯、汽油、四氯化碳等化學物質對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、強度試驗中，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、滲漏的現象。

討論

抗氧劑是一種化學物質，當其在聚合物體內存在時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應用于聚烯烴、聚酯和石油產品中：抗氧劑168同抗氧劑1010應用的范圍大致相同，只多了一項接著劑；抗氧劑264在國內被廣泛的用于化妝品動植物油脂中：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。對聚乙烯電線電纜的抗氧化作用顯著，可與碳黑共用，增強自身的抗氧化性：抗氧劑3300具有制品長期持久保護的作用：抗氧劑DLP與抗氧劑1010、抗氧劑1076等共用時有很好的協同效應。理想的抗氧劑應具備以下幾個條件：

1、具有極高的抗氧化能力；

2、加工時的性能良好，在高溫加熱時不易揮發(fā)、不易分解；

3、不易溶解于水中和油中；

4、抗氧劑本身應該是無毒、無色的；

5、價格一定得是物美價廉的。

但這畢竟是理想，現實中沒有哪一種抗氧劑能夠滿足這些條件，實際使用中都要與其他抗氧劑進行共用，以產生協同效應，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，有些時候要稍晚點兒加入，一切都由何種聚合物而決定。另添加抗氧劑不能過多，過多的抗氧劑對于抗氧化效果的作用會起到反作用。

最后通過實驗，我們得出的結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。