交聯(lián)聚乙烯管(PE-X)的應(yīng)用前景與試驗(yàn)方法

PE-X管是指交聯(lián)聚乙烯管。交聯(lián)聚乙烯管由于具有良好的衛(wèi)生性能和綜合力學(xué)物理性能，是新一代的綠色管材，自20世紀(jì)80年代起，用于包括飲用水和熱水在內(nèi)的各類流體的輸送。交聯(lián)聚乙烯管以高密度聚乙烯作為主要原料，通過(guò)高能射線或化學(xué)引發(fā)的作用，將線性大分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)出的交聯(lián)聚乙烯管材可以在-75~95℃（短期110℃）和0.6~2MPa壓力下長(zhǎng)期使用，壽命高達(dá)50年。

聚乙烯是最大宗的塑料樹脂之一，由于其結(jié)構(gòu)上的特征，聚乙烯往往不能承受較高的溫度，機(jī)械強(qiáng)度不足，限制了其在許多領(lǐng)域的應(yīng)用。為提高聚乙烯的性能，研究了許多改性方法，對(duì)聚乙烯進(jìn)行交聯(lián)，通過(guò)聚乙烯分子間的的共價(jià)鍵形成一個(gè)網(wǎng)狀的三維結(jié)構(gòu)，迅速改善了聚乙烯樹脂的性能，如:熱形變性、耐磨性、耐化學(xué)藥品性、耐應(yīng)力開裂等一系列物理、化學(xué)性能。采用硅烷交聯(lián)聚乙烯的作用原理是通過(guò)引發(fā)劑如過(guò)氧化物的作用將硅烷的乙烯基跟聚乙烯接枝，生成含有三甲基硅酯基的聚合物，水解后形成硅醇基，再通過(guò)硅醇基的縮聚反應(yīng)產(chǎn)生交聯(lián)作用而生成交聯(lián)聚乙烯。

PEX交聯(lián)聚乙烯系列中作為主流選擇來(lái)使用的是PE-Xa和PE-Xc。那么PEX系列三種管材（PE-Xa、PE-Xb、PE-Xc）有什么區(qū)別呢，哪種更適合做地暖管呢。

1.PE-Xa管材：簡(jiǎn)稱過(guò)氧化物交聯(lián)法。在聚乙烯中加入過(guò)氧化物交聯(lián)劑，在一定溫度（230攝氏度）的作用下逐漸完成平面網(wǎng)狀的交聯(lián)過(guò)程。這種交聯(lián)方法所要求的交聯(lián)條件較高，一旦成型后交聯(lián)度不會(huì)發(fā)生變化。它是一個(gè)先交聯(lián)后成型的過(guò)程。其產(chǎn)品特點(diǎn)是表面光潔度好，柔韌度好，但耐酸性，抗氧化性差。這種方法所形成的產(chǎn)品稱為PE-Xa。

2、PE-Xb管材：簡(jiǎn)稱硅烷交聯(lián)法。硅烷交聯(lián)法是在聚乙烯中加入硅烷劑，催化劑，成型后在水解過(guò)程中完成立體網(wǎng)狀的交聯(lián)過(guò)程，這種交聯(lián)方法所要求的條件較低，只要有水和一定溫度就可完成，其原料的保管與包裝要求較高。硅烷交聯(lián)法是一個(gè)先成型后交聯(lián)的過(guò)程，其產(chǎn)品特點(diǎn)是表面強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度較高，但耐水性較差，產(chǎn)品交聯(lián)度會(huì)隨時(shí)間游動(dòng)。這種方法所形成的產(chǎn)品稱為PE-Xb。

3、PE-Xc管材：簡(jiǎn)稱輻照交聯(lián)法。輻照交聯(lián)法是一個(gè)物理交聯(lián)方法，與前兩種（氧化物、硅烷）相比不同是在交聯(lián)過(guò)程中無(wú)需其他添加劑。它是將由純粹高密度聚乙烯成型的管材產(chǎn)品經(jīng)β或γ射線輻照后，使聚乙烯大分子主鏈形成新的自由基，自由基間再結(jié)合形成交聯(lián)，分子結(jié)構(gòu)從線性排列改變?yōu)槿�維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將熱塑性塑料改變?yōu)闊峁绦运芰�。這種交聯(lián)方法所要求的條件極高，從而大大增強(qiáng)了管材的各項(xiàng)性能，交聯(lián)非常穩(wěn)定。

交聯(lián)聚乙烯（PE-X）管材與管件交聯(lián)度的試驗(yàn)方法

1 范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了交聯(lián)聚乙烯（PE-X）管材與管件交聯(lián)度的試驗(yàn)方法

本標(biāo)準(zhǔn)適用于以交聯(lián)聚乙烯為材質(zhì)的管材和管件。

2 原理

本方法是通過(guò)測(cè)定交聯(lián)聚乙烯產(chǎn)品的凝膠含量來(lái)確定交聯(lián)度。將試樣在選定的溶劑中按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行萃取并稱量其萃取前后的質(zhì)量，以經(jīng)萃取而未被溶解的剩余物所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（即凝膠含量）作為試樣的交聯(lián)度。

3 試驗(yàn)設(shè)備

3.1冷凝回流器：普通型。

3.2圓底燒瓶：容積至少500ml(2000ml的容積一次試驗(yàn)可同時(shí)盛裝zui多6個(gè)試樣)。

3.3加熱裝置：與圓底燒瓶相配，加熱功率應(yīng)能使溶劑達(dá)到充分沸騰（二甲苯沸點(diǎn)138℃至144℃

3.4鐵架臺(tái)及各類夾子。

3.5真空烘箱或鼓風(fēng)烘箱。

3.6干燥器。

3.7分析天平，感量為1mg。

3.8車床、切片設(shè)備或其它切削工具。

3.9篩網(wǎng)：鋁或不銹鋼，孔徑（125±25）μm。

3.10金屬絲：鋁或不銹鋼。

4材料

4.1溶劑：二甲苯，分析純。

注：二甲苯為有害，易燃型溶劑并能通過(guò)人體皮膚吸收，其揮發(fā)氣體的過(guò)量吸入亦會(huì)對(duì)人身健康產(chǎn)生影響，因此，應(yīng)在安全的環(huán)境條件下小心操作同時(shí)建立相關(guān)的管理?xiàng)l例。

4.2抗氧劑：2.2｀-甲撐（4-甲基-6-叔丁基苯酚）（抗氧劑2246）。

5試樣

5.1試樣制備：從管材或管件在距端面10mm處的橫截面上切取至少一圈，包括整個(gè)管壁的厚度為0.1mm-0.2mm的薄片。試樣質(zhì)量在0.5g-1.0g之間。

5.2試樣數(shù)量：連續(xù)切取不少于2個(gè)。

6步驟

6.1剪取一塊面積大小可心包裹試樣的清潔，干燥的篩網(wǎng)并稱量，至1mg，作為M1。

6.2將試樣放入篩網(wǎng)中包裹成袋形并稱重，至1mg,作為M2。

6.3把二甲苯溶劑倒入圓底燒瓶?jī)?nèi)，加入量為溶劑與試樣的質(zhì)量比不小于500：1，然后向溶劑中加入溶劑質(zhì)量1%的抗氧劑。

6.4用金屬絲將包有試樣的篩網(wǎng)袋懸吊于圓底燒瓶?jī)?nèi)，應(yīng)使試樣整個(gè)浸沒于二甲苯溶劑中。

6.5安裝冷凝回流器（萃取裝置的裝配見圖1）。

6.6開啟加熱裝置加熱溶劑至沸點(diǎn)，控制冷凝回流速度在（20-40）滴/min，萃取時(shí)間為8h±5min。

6.7小心取出金屬絲與篩網(wǎng)袋。

6.8將篩網(wǎng)袋與金屬絲放入真空干燥箱（真空度至少85KPa）或鼓風(fēng)干燥臬（開啟鼓風(fēng)）內(nèi)干燥（140±2）℃，時(shí)間3h。

6.9取出篩網(wǎng)袋與金屬絲冷卻（必要時(shí)放入干燥器內(nèi)）至環(huán)境溫度后，解下金屬絲稱量篩網(wǎng)袋，至1mg，作為M3。

7結(jié)果與計(jì)算

7.1單個(gè)試樣的交聯(lián)度G1按式（1）計(jì)算。

G1=(M3-M1)/(M2-M1)*100……………………………(1)

式中：G1…交聯(lián)度，%；

      M1…篩網(wǎng)的質(zhì)量，mg；

      M2…萃取前試樣與篩網(wǎng)的質(zhì)量，mg；

      M3…萃取后剩余試樣與篩網(wǎng)的質(zhì)量，mg。

7.2計(jì)算每個(gè)交聯(lián)度G1的算術(shù)平均值作為平均交聯(lián)度G，結(jié)果保留三位有效數(shù)字，如果兩個(gè)試樣的結(jié)果相差超過(guò)3%，則需另取兩個(gè)試樣重新試驗(yàn)。

8試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容：

a)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)號(hào)；

b)材料名稱、規(guī)格和型號(hào)；

c)儀器設(shè)備型號(hào)、試驗(yàn)條件；

d)試驗(yàn)結(jié)果和試驗(yàn)過(guò)程中的異�，F(xiàn)象及其它需說(shuō)明的問題；

e)試驗(yàn)人員及日期。