Page 44 - 理化检验-物理分册2025年第四期
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赵森龙，等：取样位置和自然气候对聚乙烯管材氧化诱导时间的影响
图 5 不同放置时间下管材氧化诱导时间的测试结果
试结果。由图5可知：试样中部的氧化诱导时间测试
结果随放置时间变化较小，放置240 d后，试样的氧
化诱导时间几乎没发生变化，因为管材的壁厚相对
较厚，管材中部完全无法接触到氧气，所以几乎没有
氧化反应发生；经过一段时间的放置后，试样外表面
和内表面的氧化诱导时间都有明显的缩短，因为管
材在自然气候中主要发生热氧老化和光氧老化 [7-8] ，
在自然气候中阳光直射以及气温升高，管材表面发
生降解和交联反应，产生氢过氧化物，当其累计到
一定浓度时，氧化反应快速推进，外表面在放置90 d
后，以及内表面在放置150 d后，试样的氧化诱导时
间明显缩短，与氧化反应快速推进相对应，阳光中的
紫外线会产生光致化学降解作用，导致化学键断裂，
380~400 nm波长的光很容易使聚乙烯分子进入激
发状态，断链的自由基和处于不稳定的激发态分子
极易发生氧化反应；外表面的氧化诱导时间比内表
面的氧化诱导时间缩短更快且缩短更早，因为外表
面直接接收光照，其温度更高，受紫外线照射范围更
图 4 未放置管材不同取样位置的氧化诱导时间测试结果
广，导致氧化反应更剧烈；在放置90 d后，外表面和
管材外表面，内表面，中部受光、氧气、热影响程度
内表面的氧化诱导时间曲线趋于平缓，因为材料经
依次减小，这与试验结果相符。研究 [4-6] 表明，在管
过氧化链断反应后，产生了较短的聚合物链，这些分
材生产过程中，聚乙烯熔体外圈挤出流速大于内圈，
子链重新排列，在聚乙烯表面形成新而有序的晶区，
以及外表面散热比内表面快，导致内表面温度高于
[9]
在一定程度上减缓了氧化反应的发生 。
外表面，内表面抗氧化剂消耗多于外表面，导致外表
图6为不同放置时间下管材弯曲强度的测试结
面氧化诱导时间大于内表面。但在实际生产过程中，
果。由图6可知：试样中部的弯曲强度随放置时间的
部分厂家在保证氧化诱导时间符合国家标准的前提
变化较小，放置240 d后，试样的弯曲强度几乎没有发
下，为了使管材更加光滑，会适当提高口模温度，使
生变化；经过一段时间的放置后，外表面和内表面的
外圈流速接近于内圈，这会造成外表面抗氧化剂消 弯曲强度都有明显的下降，因为聚乙烯管材分子在热
耗大于内表面，导致外表面氧化诱导时间短于或接 氧老化和光氧老化作用下发生断链等反应，反应生成
近内表面。而管材中部不直接与空气接触，所以抗 各种含氧官能团，影响了分子链的规整性，从而导致
氧化剂消耗较小，氧化诱导时间相对更长。 试样的弯曲强度下降，缩短了管材的使用寿命 [10] 。
2.2 放置时间对氧化诱导时间测试结果的影响 放置90 d后，管材内表面试样的氧化诱导时间
图5为不同放置时间下管材氧化诱导时间的测 未发生明显变化，而弯曲强度有所下降。因为管材
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