加工工藝方面的原因
我們從管材生產(chǎn)的工藝和配方因素分析一下有哪些因素會引起PE-Xa管在短時間里發(fā)生嚴重降解。
在PE-Xa管的原料配方中,除了高密度聚乙烯外,還有過氧化物(交聯(lián)劑)、主抗氧劑、副抗氧劑。使用進口的XL1800聚乙烯時,配方推薦使用的過氧化物為:DTBP。從DTBP技術(shù)指標中可以看出,其分解溫度高于180℃。因此,生產(chǎn)過程中PE-Xa管材的成型工藝(二區(qū)溫度)的溫度絕對不應(yīng)高于180℃,否則,原料在成型之前就會發(fā)生交聯(lián)。這樣一來,經(jīng)分流錐后,原料就會變成數(shù)條已交聯(lián)的交聯(lián)聚乙烯條。而由于交聯(lián)聚乙烯是熱固性塑料,這些交聯(lián)聚乙烯條無法合成管子,即使合成了管子,也是靠其中未交聯(lián)的聚乙烯將數(shù)條交聯(lián)聚乙烯條“粘”在一起而成,造成這種管子沒有承壓能力。這種管子爆裂后將出現(xiàn)“樹皮狀”的裂紋。
在配方中還有主抗氧劑和副抗氧劑。其中主抗氧劑是受阻酚類抗氧劑,它是“氫給予型”抗氧劑。其抗氧機理是:受阻酚類抗氧劑中含有較活潑的氫原子,它能夠優(yōu)先和PE化學競爭體系中的游離基發(fā)生反應(yīng),生成穩(wěn)定的化合物。這就終止了這些游離基對PE大分子鏈氧化作用的傳遞和增長。它是自由基終止劑或干擾劑,其作用是在管道加工高溫過程中防止聚乙烯氧化降解。副抗氧劑是硫化物型的硫醚二丙酸二烷基酯,它是過氧化物分解劑,其作用是將生產(chǎn)過程化學反應(yīng)中生成的較活潑的氫過氧化物和殘留的過氧化物轉(zhuǎn)化為不活波化合物,從而為PE-Xa管成品在長期使用中提供長效熱穩(wěn)定保護而不發(fā)生氧化降解反應(yīng)。PE-Xa管材配方中推薦使用的主抗氧劑和副抗氧劑為:Irganox1076和PS802。可見,配方中所有的助劑均有其特定功能,且配方是經(jīng)過計算和化學分析后確定的,是不能隨意去除和減少的。另外,助劑的選擇也是非常重要的,一般我們會按照配方推薦的助劑型號來購買過氧化物、主抗氧劑和副抗氧劑。
有些生產(chǎn)企業(yè)總是不按配方要求采購助劑。顯然,生產(chǎn)企業(yè)在采購助劑時一定要搞清楚所采購的這些助劑的性質(zhì)是否符合PE-Xa形成化學原理的要求,是否能夠滿足生產(chǎn)PE-Xa管材的技術(shù)要求和理化指標。因為我們知道,不同的過氧化物,其分解溫度不同。分解溫度過低會使原料在未成型時就已交聯(lián);分解溫度過高會使原料成型后不能交聯(lián)。主抗氧劑除了氫給予型外,還有自由基捕獲型。自由基捕獲型抗氧劑除了會阻止自由基的鏈式反應(yīng)外,還會阻止過氧化物與PE間的交聯(lián)反應(yīng),使PE-Xa的形成受阻。副抗氧劑除了有過氧化物分解劑型外,還有金屬離子鈍化劑型,而后者根本就沒有過氧化物分解功能。
目前國內(nèi)有一些廠家在生產(chǎn)過程中隨意減少主抗氧劑的比例,將副抗氧劑去除而不添加。有的廠家甚至連主抗氧劑都不添加。這是絕對不能容忍的。這樣生產(chǎn)出來的產(chǎn)品一出廠就是廢品或在短期內(nèi)就會發(fā)生氧化而降解。
結(jié)論
通過上述分析,我們可以初步判定:
第一個“問題工程”中樣管發(fā)生氧化降解的原因是:PE-Xa管在鋪設(shè)完畢后,沒有及時澆筑填充層,造成PE-Xa管在太陽下長時間暴曬,使PE-Xa管中的交聯(lián)聚乙烯受到了嚴重的光氧化,交聯(lián)度降低,進而使大分子還原成小分子而氧化降解。
第二個“問題工程”中的樣管發(fā)生氧化降解的原因可能是:
一、地暖系統(tǒng)在使用過程中,熱媒溫度過高(例如系統(tǒng)沒做換熱站而將高溫水直接通入了地暖系統(tǒng)),造成PE-Xa地暖管過早降解。但在這個工程事故中出現(xiàn)此原因的可能性不大。因為我們在現(xiàn)場勘察過程中了解到,系統(tǒng)是安裝了換熱站的。
二、由于該工程中只有很少一部分地暖管發(fā)生了嚴重氧化降解現(xiàn)象,而整棟樓的供暖環(huán)境是相同的,這說明發(fā)生降解的這一小部分加熱管存在質(zhì)量問題。可能是管材生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)PE-Xa管的混料過程中,有意或無意地沒有添加副抗氧劑,甚至其中某一罐原料由于疏忽而連主抗氧劑、副抗氧劑都沒添加,造成使用這罐原料生產(chǎn)的管材,在生產(chǎn)過程中就已經(jīng)發(fā)生了較強的氧化降解。同時由于這段管材管體材料中不含有抗氧劑,在使用過程中殘留在管體中的氫過氧化物和過氧化物游離基對PE-Xa發(fā)生較強的氧化作用,使其過早地發(fā)生了氧化降解現(xiàn)象。
跋語
PE-Xa管過早嚴重氧化降解是偶然現(xiàn)象
PE-Xa管在使用了較短時間后就發(fā)生氧化降解這是必然現(xiàn)象還是偶然現(xiàn)象?
通過上述分析,我們不難得出結(jié)論:這是偶然現(xiàn)象。理由有三:
其一、PE-Xa管在歐洲和亞州都有近40年的使用歷史,在我國也有30多年的使用歷史,其間并沒有出現(xiàn)大面積氧化降解現(xiàn)象。
我們對PE-Xa管材出問題的小區(qū)初步檢查發(fā)現(xiàn):并非是所有管材都出現(xiàn)了氧化降解現(xiàn)象,僅僅是個別樓棟、個別樓層、個別區(qū)域、個別部位的PE-Xa地暖管材嚴重降解。基本可以判定是以下原因所致:
1.施工過程中未按規(guī)范管理、施工,將地暖管長期置于強陽光下暴曬;
2.在管材生產(chǎn)過程中,有意或無意地沒有按配方添加抗氧劑;
3.使用地暖系統(tǒng)的過程中,未設(shè)置換熱站而將高溫水直接通入了地暖管。
其二、PE-Xa管材的過氧化物交聯(lián)技術(shù)已有數(shù)十年的歷史,理論和實踐都可以證明該技術(shù)和工藝是成熟的、科學的。實驗結(jié)果、檢測結(jié)果也證明該技術(shù)是沒有問題的。
其三、無論是過去還是現(xiàn)在,世界上一些知名企業(yè)還在大量生產(chǎn)各種PE-Xa管,而且產(chǎn)品類型較以往更多,工藝技術(shù)較以往更先進。