在役埋地聚乙烯给水管道自然老化行为研究

摘要

研究了埋地聚乙烯(PE)给水管道在我国台州地区实际服役7~12年过程中的自然老化行为,采用红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等分析了管材在服役过程中不饱和基团含量、断链和支化程度、羰基指数、羟基指数等微观结构的变化趋势,考察了不同服役时间管材热稳定性、分子量、氧化诱导时间(OIT)、表面形貌、屈服强度和拉伸模量的变化规律。结果表明,埋地PE给水管道服役过程中,在抗氧化剂保护下,管材在最初服役7年内处于物理老化阶段,微观结构和宏观性能基本不变;服役7年后管材开始进入化学老化阶段,不饱和基团和断链特征峰含量逐渐增多,交联反应提高了管材的热稳定性和力学性能;服役至9年时,氧化程度急剧增加,自动氧化反应加剧,氧化产物酯羰基含量增多,断链成为主要反应,热稳定性和力学性能快速降低,管材表面形成明显的龟裂形貌;在管材服役过程中氧化产物主要为酯类物质,水分子会不断渗入管材内部;通过对氧化诱导时间曲线进行非线性拟合,计算出在服役状态下抗氧化剂耗尽时间为24.08年。