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     摘  要  用氧化誘導(dǎo)期（OIT）法探討了聚烯烴管材在加工中的降解反應(yīng)及其影響因素，對(duì)交聯(lián)聚乙烯管材進(jìn)行四點(diǎn)溫度OIT測試，并分析在所擬合的直線方程LogY=A+BX中與抗氧劑損耗活性相關(guān)的斜率B，同時(shí)外推使用溫度下的熱氧壽命，并以95℃熱水浸泡后OIT200℃保留率作為輔助手段，找出內(nèi)在關(guān)聯(lián)，建立評(píng)價(jià)方法。一、前言　　燃?xì)?、供水及采暖用管材是聚烯烴材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域，一般設(shè)計(jì)壽命要求大于50年，然而由于聚烯烴材料的熱、氧和光化學(xué)降解特性，以及抗氧劑的化學(xué)損耗和物理遷移現(xiàn)象，使得利用初期常規(guī)試驗(yàn)和短期靜水壓試驗(yàn)結(jié)果預(yù)測長期性能和鑒別管材的優(yōu)劣非常困難，聚烯烴管材自身的熱氧穩(wěn)定性是管材發(fā)生質(zhì)變，產(chǎn)生脆性破壞的內(nèi)因，它直接影響著管材的擱置壽命及使用壽命。已有文獻(xiàn)將管材蠕變破壞曲線分成三個(gè)階段，第一階段的破壞是韌性破壞，第二階段的破壞是以緩慢裂紋增長為主的脆性破壞，第三階段的破壞是脆性破壞，在材料破壞的初始區(qū)域發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的化學(xué)降解，即在三級(jí)破壞中起主導(dǎo)作用的是聚合物的熱氧化降解而與所受應(yīng)力無關(guān)[1]。由于氧化降解是溫度和時(shí)間的函數(shù)，使得我們可以利用氧化誘導(dǎo)期法加速試驗(yàn)外推聚烯烴管材的熱氧壽命，從而進(jìn)行不同抗氧體系管材間的相互比較。二、實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)儀器：差示掃描量熱儀(DSC)　　　　　美國Perkin Elmer公司, 型號(hào)：Pyris 1 DSC。2.2試驗(yàn)樣品：           a. 燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁┰霞肮懿模≒E）           b.給水用聚乙烯原料及管材（PE）           c.無規(guī)共聚聚丙烯原料及管材（PPR）           d.交聯(lián)聚乙烯管材（PEX）           e.鋁塑復(fù)合管材(PEX-AL-PEX)（取內(nèi)層交聯(lián)聚乙烯，去除膠粘劑）2.3主要試驗(yàn)條件：           a.樣品重量：15±0.5mg                 b.樣品皿：鋁皿           c.氮?dú)夂脱鯕饬髁浚?0±5mL/min                d.升溫速率：20℃/min三、結(jié)果及討論3.1 加工中的降解反應(yīng)及其影響因素　　加工中的熔體穩(wěn)定性，關(guān)系到聚烯烴管材管件的最終物理性能，而熔體的穩(wěn)定性取決于原料的分子結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)含量、加入其中的穩(wěn)定劑及其協(xié)同效應(yīng)，以及加工過程中的溫度、氧含量，剪切效應(yīng)所能引發(fā)降解的程度。從表1可見，原料經(jīng)過擠出成型， OIT200℃有著不同程度的下降，說明在加工過程中穩(wěn)定劑有著不同程度的損耗。 　　加工中完全排除氧是不可能的，它可能熔于粒料中，也可能存在于粒料的顆粒間，在加工溫度下即使是很少量的氧都會(huì)對(duì)聚烯烴降解產(chǎn)生很大的催化效應(yīng)，氧對(duì)烷基游離基有相當(dāng)高的活性，當(dāng)受到熱及剪切時(shí)誘導(dǎo)斷鏈?zhǔn)诛@著，導(dǎo)致聚烯烴自動(dòng)催化降解。另外剪切的效應(yīng)之一是引起聚烯烴材料局部受熱，甚至產(chǎn)生比加工溫度高的“熱點(diǎn)”[2]，熱穩(wěn)定性不好的聚烯烴原料會(huì)因此產(chǎn)生大量的降解。表2為相同原料在不同擠出工藝條件下擠出管材的OIT200℃數(shù)據(jù)，對(duì)比改進(jìn)工藝后的G-01287(a)，G-01287的數(shù)據(jù)下降很多而且標(biāo)準(zhǔn)偏差也很大。   　　加工過程中由于熱氧作用造成化學(xué)降解，生成羰基，并且降低了聚合物的分子量，使得管材的機(jī)械性能下降。因此，除嚴(yán)格控制加工工藝條件外，最根本的是要提高聚烯烴自身的熱氧穩(wěn)定性。影響其熱氧穩(wěn)定性的因素除結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)注意那些能引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的微量物質(zhì)，如，殘留催化劑、加工時(shí)帶進(jìn)的金屬粒子、或是已經(jīng)經(jīng)過一次熔融擠出造粒而帶有的過氧化物和羰基，以及交聯(lián)過程中殘留的自由基，它們對(duì)聚烯烴管材管件的熱氧穩(wěn)定性都有著重大影響[2]。聚烯烴不僅在加工時(shí)的高溫氧氣條件下會(huì)發(fā)生降解，暴露在大氣中，陽光也會(huì)加速氧化反應(yīng)，一般要加入多種抗氧劑及紫外線吸收劑（這里統(tǒng)稱穩(wěn)定體系）靠其協(xié)同效應(yīng)阻止各個(gè)階段的熱、氧及光化學(xué)降解。