揭秘PE-Xa管过早严重氧化降解的原因

    近几年，国内某些地区个别地暖工程中出现了PE-Xa地暖管过早严重降解的恶性质量事故。这些质量事故的发生引起了业内人士对PE-Xa管产品性能和质量的担忧。
    我们知道，通常情况下，纯粹的塑料树脂的物理性能不是很理想。因此，为了提高其物理性能，往往要对其进行改性。常用的改性方法有共混、共聚和交联等，其中“交联”是塑料改性方法中最重要的方法之一。PEX就是聚乙烯经过交联改性后得到的产物。普通聚乙烯为热塑性材料，耐热性能不高，耐环境应力和耐开裂性能差。但聚乙烯经过交联改性后，变为网状或体型分子结构的交联热固性聚乙烯。交联受热后不再熔化，且也不会被溶剂溶化，是聚合物中少有的不熔不溶的材料。
    交联聚乙烯与普通聚乙烯相比，有诸多优点：优秀的耐应力开裂性能、耐蠕变性能、耐热性能、耐磨性能；良好的耐低温性能、耐老化性能、耐辐射性能；较高的抗冲击强度和抗拉伸强度以及卓越的电绝缘性能和耐化学腐蚀性能。由PEX构成的地暖管是最优秀的地暖管之一。
既然PE-Xa管有着上述非常优秀的性能，为什么还会在短期内出现严重的氧化降解现象呢？PE-Xa管的使用寿命能否达到50年？PE-Xa管还能否用于地暖工程？质量事故的发生是偶然现象还是必然现象？上述事故究竟是由管材自身质量问题造成的还是由不规范的应用行为造成的？为了找出上述问题的答案，相关人员对出现了这些问题的两个地暖工程（以下简称“问题工程”）进行了实地勘察，收集了PE-Xa管样品，并将管材样品带回实验室进行了认真分析、观察和化学检验。
    案例
    第一个“问题工程”现场勘查情况和管样检验的情况：该地暖工程施工于2007年。当时该工程中的地暖管铺装完毕后，拖延了近半年的时间才进行填充层的浇筑。在此期间，地暖管未被采取任何措施进行遮光覆盖。2008年通暖后出现了奇怪的现象：该建筑中朝阳一侧的大多数住户家中，在正对着阳台和窗户约1.5米处的地面下，约2.5平方米范围内的地暖管都出现了漏水现象。我们刨开地面后发现，地暖管朝上面的部位严重老化降解，管壁出现了密集的龟裂和“白化”现象，用硬物一触即碎。我们提取管样回到实验室做交联度检测后发现，管材降解部位的材料的交联度只有30%左右。样管的下面部分未降解，龟裂部位材料的交联度为75%左右（此项检测由新疆产品质量监督检验研究院管材检验中心完成）。
    第二个“问题工程”现场勘查情况和管样检验的情况：该工程总面积1万平方米左右，施工于2007年。2011年该建筑的地暖管漏水事故发生在该建筑某一层的局部部位。我们将漏水处的地面刨开后发现，漏水的地暖管下部出现了严重的龟裂现象。我们提取管样回到实验室检验后发现：样管外壁下部大约60%的管壁都严重降解并出现龟裂纹；但管壁上部约1/3宽的部分并没有降解也没有出现龟裂纹。用刀子切割管子时，龟裂部分都已经糟了，碎渣不时地掉落。未龟裂的部分状态基本正常。样管内壁对应于龟裂的部位有较厚的红色水锈痕迹，而对应于龟裂的部位没有水锈痕迹。这说明地暖管在工作期间，地暖系统可能流量不足，热媒（热水）未装满地暖管。样管下半部分有水锈接触热水的部分出现了因严重降解而导致的龟裂纹；上半部分没有水锈未接触热水部位的管壁部分未出现因降解而导致的龟裂纹。为了找出问题管材发生严重降解的原因，我们对样管中发生了严重降解而出现龟裂纹的部分和未出现龟裂纹的部分分别做了交联度检测。结果发现：管材中因严重降解而出现龟裂纹部分的交联度为37%，未出现龟裂部分的交联度为73%。
    分析
    那么是什么原因造成了上述住户家中的PE-Xa管出现了如此严重的降解现象呢？下面我们以高分子材料的理论科学以及塑料管道应用的经验科学为依据，从PE-Xa管使用环境和PE-Xa管的生产工艺、原材料、配方等因素分析出现这种现象的根本原因。
    使用环境方面的原因
    我们首先从PE-Xa管的使用环境来分析，看看哪些原因会造成PE-Xa管提前出现严重降解的情况。
    一、我们知道，任何一种塑料材料都有它适用的环境温度，无论是PEX管的产品标准还是《地面辐射供暖技术规程》都对PEX管的使用环境温度做了详细的规定。只有在规定的范围以内，所谓“PEX管有‘50年