pe给水管材氧化诱导时间测试 炭黑含量检测

1. 氧化诱导时间（OIT）测试

什么是氧化诱导时间？

氧化诱导时间是指在高温、高氧分压的特定条件下，材料从开始暴露到发生剧烈氧化反应（即“氧化放热”）所需要的时间。它本质上是衡量聚合物（如PE）抗热氧化能力的一个指标。

测试目的和重要性

• 评估抗老化稳定性：OIT值越长，说明PE材料中添加的抗氧剂体系越有效，材料抵抗热氧老化的能力越强，预期寿命也更长。

• 预测使用寿命：通过高温加速测试，可以模拟和推算出管材在常温下的长期使用性能。这是保证PE管材50年使用寿命设计的重要依据之一。

• 质量控制：用于检验原材料和成品管材的质量是否稳定，抗氧剂是否足量且分布均匀。

测试方法（主要区分）

主要有两种标准方法，它们的结果不能直接比较：

1. 常压OIT

• 标准： GB/T 19466.6 / ISO 11357-6 / ASTM D3895

• 测试条件： 通常在200°C的恒定温度下，在常压氧气或空气氛围中进行。

• 特点： 测试时间相对较短，适用于抗氧剂消耗较慢的常规检测。

2. 高压OIT

• 更接近实际老化机理：高压环境能更好地模拟管材长期埋地使用中受到的应力氧化。

• 灵敏度更高：能更早地检测出抗氧剂体系的微小差异或失效。

• 测试时间更短：由于高压加速了氧化过程，测试时间比常压OIT短。

• 标准： ASTM D5885

• 测试条件： 在150°C的恒定温度下，但在高压氧气（通常为3.5 MPa）氛围中进行。

• 特点：

• 应用： 对于要求苛刻的管道应用，如燃气管道和大型给水管道，高压OIT是更优选的方法。

测试仪器

• 差示扫描量热仪

标准要求

根据给水用PE管材的国家标准 GB/T 13663.2-2018，对OIT的要求是：

• 常压OIT（200°C）： ≥ 20分钟

• 或 高压OIT（150°C）： ≥ 30分钟

注意： 这两个要求是“或”的关系，满足其中一项即可。但生产商和用户会根据具体情况选择测试方法。

2. 炭黑含量检测

什么是炭黑含量？

炭黑含量是指聚乙烯管材中填充的炭黑颗粒的质量百分比。在PE管材（尤其是黑色的PE100/PE80管）中，炭黑是至关重要的添加剂。

目的和重要性

1. 光屏蔽作用：炭黑是Zui高效的紫外线吸收剂。它能有效防止太阳光（特别是紫外线）对PE分子的破坏，防止管材因光氧老化而变脆、开裂。这是保证管材在储存、运输和安装期间不受阳光损害的关键。

2. 增强作用：炭黑颗粒可以起到一定的增强和稳定结构的作用。

3. 质量控制：炭黑含量不足、分布不均匀或炭黑品质差，会严重影响管材的耐候性，导致提前失效。

测试方法

• 标准方法： 热解法

• 测试标准： GB/T 13021 / ISO 6964 / ASTM D1603

• 基本原理：

1. 取一定质量的干燥管材样品，称重（M1）。

2. 将样品放入马弗炉或管式炉中，在氮气氛围下高温加热（如500°C），使PE基体裂解、气化，但炭黑在惰性气体中不会被烧掉。

3. 冷却后，称量剩余残渣（主要为炭黑和无机物）的重量（M2）。

4. 将气氛切换为空气或氧气，高温加热，此时炭黑会与氧气反应生成二氧化碳气体而被完全烧掉。

5. 冷却后，称量Zui终剩余的灰分（无机物）重量（M3）。

6. 计算公式：
   炭黑含量 (%) = [(M2 - M3) / M1] ×

测试仪器

• 马弗炉配合精密天平，或专用的炭黑含量分析仪。

标准要求

根据 GB/T 13663.2-2018，对炭黑含量的要求非常明确和严格：

• 炭黑含量： 2.0% ~ 2.5% （质量分数）

• 炭黑分散度： 标准还要求炭黑必须均匀分散，不能有团聚的颗粒，通常要求达到一定的分散等级（如≤3级）。

含量过低（<2.0%）：紫外线防护不足。
含量过高（>2.5%）：可能影响管材的长期静液压强度和其他力学性能。