阻氧材料与管材的阻氧性能

阻氧材料与管材的阻氧性能
论述EVOH复合阻氧管的阻氧性能和所用材料之间的关系。

标签：EVOH复合阻氧管；阻氧性能
目前，随着人民生活水平的不断提高，低温辐射地板采暖技术已经在城市建设和家装中得到普及。

塑料管由于其性能稳定性好、安全度高、可修复、具有优异的耐温性和抗冲击性的特点，完全符合地面辐射采暖管道系统高安全、便于安装与维护的特性，在低温辐射地板采暖工程中得到广泛应用。

但众所周知，塑料管材都具有渗氧性,并且随着温度的升高塑料管材的渗氧特点越发突出。

这就会导致管道内的热水中的含氧量随着温度的升高而增加。

有关技术资料显示：当热水温度为40℃时，渗氧量大于0.1mg/（L.day）时，将对采暖系统中的金属加热器、金属阀门、管件、散热器、水泵等产生严重的腐蚀。

渗氧问题还引起了散热器厂家、换热器厂家的注意：通过对比发现，同样的钢制散热器采暖系统，应用了纯塑管的钢制散热器明显生锈，而使用了具有铝层的PP-R塑铝稳态管等阻氧型管材的散热器则完好如初。

这说明低温辐射地板采暖工程中的塑料管材最好具备阻氧性能。

在德国，塑料管材的应用标准DIN4726中，规定了热水管中40℃下，氧气渗透率不超过0.1mg/（L.day）。

标准DIN4729规定了阻氧性能的检测方法。

在国内，这一问题也逐步被重视起来。

北京市于2000年颁布的地板辐射采暖工程的地方规程中，就提及了对管材阻氧的要求。

在2002年颁布的PE-RT 管行业标准（CJ/T175-2002）8.4中，明确规定了透氧率在40℃的温度下应不超过0.10mg/（L.day）。

在2004年颁布实施的行业标准《地面辐射供暖技术规程》（JGJ142-2004）中，也提出了对阻氧型管材的要求。

针对这种需求，现有塑料管材对如何增加阻氧性能有两种方法：一是通过包覆金属层实现阻氧，如铝塑复合管、塑铝稳态管等；二是通过塑料管（PE-RT、PEX、PB等）与一层高分子阻氧材料——EVOH（乙烯、乙烯醇共聚物）复合，制成阻氧管。

第一种方法制得的管材不仅工艺复杂，而且价格高、施工困难。

所以第二种方法制作的复合管在欧洲应用较为普遍，国内目前这种复合管的发展也很迅猛，大有取代铝塑复合管、塑铝稳态管的趋势。

然而，国内现在还没有专门的检测机构来对这种复合阻氧管材进行透氧率的权威检测，对管材的阻氧性能也还没有严格的要求，甚至对复合阻氧管管材的阻氧性还没有一个基本的判别依据和方法。

这对消费者来说无疑是个盲区，许多消费者也因此放弃了选择这种管材，从而也制约了这种性价比优良的管材的发展。

我们无权制定标准，也无力提供专业检测，但我们希望通过下面的试验，为大家提供一个感性的判别EVOH复合阻氧管材的阻氧性能的依据和方法。

根据我们调查，国内管材行业现在使用的阻氧层材料EVOH基本为日本某公司生产的乙烯含量分别为32%和44%的两种材料。

为了论述方便，我们把乙烯含量为32%的EVOH原料称为A料；把乙烯含量为44%的EVOH原料称为B 料。

我们以dn20、管系列值为S5（en2.0)的PE-RT管材为内管，外覆A料和B
料。

分别做了涂覆A料厚度为70μm、130μm、160μm，涂覆B料厚度70μm的4个样品，然后将样品送到日本株式会社kuraray公司检测中心进行检测，下面是样品的检测报告。

1号样使用材料为A料，厚度为70μm
（1）样品分析报告
地暖管（FHP）：（外侧）EP105B/Tie/PERT，内径15mm、外径20mm
（2）分析結果
①厚度分布（参照Table 1）
沿圆周方向检测了4个点各层的厚度。

可见粘合层厚度分布不很均匀。

EVOH 層(EP105)及PERT层的厚度分布基本正常。

②透氧速率（OTR）计算（DIN規格）
測定条件：40℃，相对湿度外侧65%，内100%。

EVOH平均厚度71μmEVOH层相対湿度65%RH
EP105B的OTR値（40℃65%RH）16cc.20μm/m2.day.atm-O2
管子外径2.05cm管子内径1.60cm
OTR（DIN規格値）=0.44g/m3.day
可见，不能满足DIN规格≦0.1g/m3.day的标准。

2号样和3号样使用材料为A料，厚度分别为130μm和160μm
（1）样品分析报告
地暖管（FHP）：（外侧）EP105B/Tie/PERT，内径15mm、外径20mm
2.分析結果
①厚度分布（参照Table 1）
沿圆周方向检测了4个点各层的厚度。

可见粘合层厚度分布不很均匀。

EVOH 層(EP105)及PERT层的厚度分布基本正常。

②透氧速率（OTR）计算（DIN規格）
測定条件：40℃，相对湿度外侧65%，内100%。

1号样EVOH平均厚度166μm，EVOH层相対湿度65%，RH
EP105B的OTR値（40℃65%RH）16cc.20μm/m2.day.atm-O2
管子外径2.05cm管子内径1.60cm
OTR（DIN規格値）=0.17g/m3.day
2号样EVOH平均厚度128μm ，EVOH层相対湿度65%RH
EP105B的OTR値（40℃65%RH）16cc.20μm/m2.day.atm-O2
管子外径2.05cm管子内径1.60cm
OTR（DIN規格値）=0.24g/m3.day
可见，两种管样均不能满足DIN规格≦0.1g/m3.day的标准。

4号样使用材料为B料，厚度为70μm
（1）样品分析报告
地暖管（FHP）、结构（外侧）FP104B/Tie/PERT，内径15.6mm、外径20.5mm
（2）分析結果
①厚度分布（参照Table 1）
对管样沿圆周方向检测了4个点各层的厚度。

FP104B 66～102μm, Tie 20～59, PERT 2168～2309. 可见EV AL层及粘合层的厚度分布不很均匀. 但EV AL层厚度分布比上次的有所改善。

②透氧速率（OTR）计算（DIN規格）
測定条件：40℃，相.湿度外.65%，内100%。

项目管样
EV AL平均厚度81μm
EV AL相对湿度65%RH
管外半径1.025cm
管内半径0.78cm
OTR（DIN規格値）0.07g/m3.day
可见，可以满足DIN规格≦0.1g/m3.day的标准。

由检测的结果可知：决定阻氧效果大小的关键是阻氧层材料及其厚度。

如果我们将透氧率和其厚度分别为横纵坐标作图，可以得出阻氧率的提高基本和阻氧层的厚度增加呈线性关系，即成正比。

所以，推算出如果使用的是乙烯含量为32%的EVOH原料做阻氧层，其厚度至少需达到200μm；如果使用的是乙烯含量为44%的EVOH原料做阻氧层，其厚度至少需达到60μm。

这应该是我们检测市面上以EVOH材料为阻氧层的复合阻氧管阻氧性能的一个大致依据和方法。

目前这种管材阻氧层基本上是不添加色母的，由于EVOH这种材料比内管材料（如PE、PE-RT、PEX等）透明度高许多（一些复合阻氧管材内管还添加了色母），所以在切割平整干净的端面上是可以凭肉眼观察到它的厚度的。

当然适当使用一些简单的仪器如放大镜等则更能准确地判断涂覆层的厚度。

至于使用的材料是A料还是B料，在没有专门的仪器进行检测的情况下则只能根据管材的相对硬度来判别。

对于EVOH材料来讲，乙烯含量越高，其密度和刚性越大，越不容易弯曲。

所以与未涂覆EVOH材料的普通内管相比，管材刚性改变较大的，使用乙烯含量高的EVOH材料做涂覆层的可能性越大。

以上是我们对EVOH复合阻氧管的阻氧性能和所用材料之间关系的一点粗浅认识，望能与大家探讨，并希望大家批评指正。