阻氧材料與管材的阻氧性能

摘要：論述EVOH復合阻氧管的阻氧性能和所用材料之間的關系。

關鍵詞：EVOH復合阻氧管；阻氧性能

目前，隨著人民生活水平的不斷提高，低溫輻射地板采暖技術已經在城市建設和家裝中得到普及。塑料管由于其性能穩定性好、安全度高、可修復、具有優異的耐溫性和抗沖擊性的特點，完全符合地面輻射采暖管道系統高安全、便于安裝與維護的特性，在低溫輻射地板采暖工程中得到廣泛應用。但眾所周知，塑料管材都具有滲氧性，并且隨著溫度的升高塑料管材的滲氧特點越發突出。這就會導致管道內的熱水中的含氧量隨著溫度的升高而增加。有關技術資料顯示：當熱水溫度為40℃時，滲氧量大于0.1mg/（L.day）時，將對采暖系統中的金屬加熱器、金屬閥門、管件、散熱器、水泵等產生嚴重的腐蝕。滲氧問題還引起了散熱器廠家、換熱器廠家的注意：通過對比發現，同樣的鋼制散熱器采暖系統，應用了純塑管的鋼制散熱器明顯生銹，而使用了具有鋁層的PP-R塑鋁穩態管等阻氧型管材的散熱器則完好如初。這說明低溫輻射地板采暖工程中的塑料管材最好具備阻氧性能。在德國，塑料管材的應用標準DIN4726中，規定了熱水管中40℃下，氧氣滲透率不超過0.1mg/（L.day）。標準DIN4729規定了阻氧性能的檢測方法。在國內，這一問題也逐步被重視起來。北京市于2000年頒布的地板輻射采暖工程的地方規程中，就提及了對管材阻氧的要求。在2002年頒布的PE-RT管行業標準（CJ/T175-2002）8.4中，明確規定了透氧率在40℃的溫度下應不超過0.10mg/（L.day）。在2004年頒布實施的行業標準《地面輻射供暖技術規程》（JGJ142-2004）中，也提出了對阻氧型管材的要求。

針對這種需求，現有塑料管材對如何增加阻氧性能有兩種方法：一是通過包覆金屬層實現阻氧，如鋁塑復合管、塑鋁穩態管等；二是通過塑料管（PE-RT、PEX、PB等）與一層高分子阻氧材料——EVOH（乙烯、乙烯醇共聚物）復合，制成阻氧管。第一種方法制得的管材不僅工藝復雜，而且價格高、施工困難。所以第二種方法制作的復合管在歐洲應用較為普遍，國內目前這種復合管的發展也很迅猛，大有取代鋁塑復合管、塑鋁穩態管的趨勢。

然而，國內現在還沒有專門的檢測機構來對這種復合阻氧管材進行透氧率的權威檢測，對管材的阻氧性能也還沒有嚴格的要求，甚至對復合阻氧管管材的阻氧性還沒有一個基本的判別依據和方法。這對消費者來說無疑是個盲區，許多消費者也因此放棄了選擇這種管材，從而也制約了這種性價比優良的管材的發展。我們無權制定標準，也無力提供專業檢測，但我們希望通過下面的試驗，為大家提供一個感性的判別EVOH復合阻氧管材的阻氧性能的依據和方法。

根據我們調查，國內管材行業現在使用的阻氧層材料EVOH基本為日本某公司生產的乙烯含量分別為32%和44%的兩種材料。為了論述方便，我們把乙烯含量為32%的EVOH原料稱為A料；把乙烯含量為44%的EVOH原料稱為B料。我們以dn20、管系列值為S5（en2.0)的PE-RT管材為內管，外覆A料和B料。分別做了涂覆A料厚度為70μm、130μm、160μm，涂覆B料厚度70μm的4個樣品，然后將樣品送到日本株式會社kuraray公司檢測中心進行檢測，下面是樣品的檢測報告。

1號樣 使用材料為A料，厚度為70μm

（1）樣品分析報告

地暖管（FHP）：（外側）EP105B/Tie/PERT，內徑15mm、外徑20mm

（2）分析結果

①厚度分布（參照Table 1）

沿圓周方向檢測了4個點各層的厚度。可見粘合層厚度分布不很均勻。EVOH層(EP105)及PERT層的厚度分布基本正常。

②透氧速率（OTR）計算（DIN規格）

測定條件：40℃，相對濕度外側65%，內100%。

EVOH平均厚度71μmEVOH層相対濕度65%RH

EP105B的OTR値（40℃65%RH） 16cc.20μm/m².day.atm-O2

管子外徑2.05cm管子內徑1.60cm

OTR（DIN規格値）=0.44g/m³.day

可見，不能滿足DIN規格≦0.1g/m³.day的標準。

2號樣和3號樣 使用材料為A料，厚度分別為130μm和160μm

（1）樣品分析報告

地暖管（FHP）：（外側）EP105B/Tie/PERT，內徑15mm、外徑20mm

2.分析結果

①厚度分布（參照Table 1）

沿圓周方向檢測了4個點各層的厚度。可見粘合層厚度分布不很均勻。EVOH層(EP105)及PERT層的厚度分布基本正常。

②透氧速率（OTR）計算（DIN規格）

測定條件：40℃，相對濕度外側65%，內100%。

1號樣EVOH平均厚度166μm，EVOH層相対濕度65%，RH

EP105B的OTR値（40℃65%RH） 16cc.20μm/m².day.atm-O2

管子外徑2.05cm管子內徑1.60cm

OTR（DIN規格値）=0.17g/m³.day

2號樣EVOH平均厚度128μm ， EVOH層相対濕度65%RH

EP105B的OTR値（40℃65%RH） 16cc.20μm/m².day.atm-O2

管子外徑2.05cm管子內徑1.60cm

OTR（DIN規格値）=0.24g/m³.day

可見，兩種管樣均不能滿足DIN規格≦0.1g/m³.day的標準。

4號樣 使用材料為B料，厚度為70μm

（1）樣品分析報告

地暖管（FHP）、結構（外側）FP104B/Tie/PERT，內徑15.6mm、外徑20.5mm

（2）分析結果

①厚度分布（參照Table 1）

對管樣沿圓周方向檢測了4個點各層的厚度。FP104B 66～102μm， Tie 20～59， PERT 2168～2309. 可見EVAL層及粘合層的厚度分布不很均勻. 但EVAL層厚度分布比上次的有所改善。

②透氧速率（OTR）計算（DIN規格）

測定條件：40℃，相.濕度外.65%，內100%。

項目 管樣

EVAL 平均厚度81μm

EVAL 相對濕度65%RH

管外半徑 1.025cm

管內半徑 0.78cm

OTR（DIN規格値） 0.07g/m³.day

可見，可以滿足DIN規格≦0.1g/m³.day的標準。

由檢測的結果可知：決定阻氧效果大小的關鍵是阻氧層材料及其厚度。如果我們將透氧率和其厚度分別為橫縱坐標作圖，可以得出阻氧率的提高基本和阻氧層的厚度增加呈線性關系，即成正比。所以，推算出如果使用的是乙烯含量為32%的EVOH原料做阻氧層，其厚度至少需達到200μm；如果使用的是乙烯含量為44%的EVOH原料做阻氧層，其厚度至少需達到60μm。這應該是我們檢測市面上以EVOH材料為阻氧層的復合阻氧管阻氧性能的一個大致依據和方法。

目前這種管材阻氧層基本上是不添加色母的，由于EVOH這種材料比內管材料（如PE、PE-RT、PEX等）透明度高許多（一些復合阻氧管材內管還添加了色母），所以在切割平整干凈的端面上是可以憑肉眼觀察到它的厚度的。當然適當使用一些簡單的儀器如放大鏡等則更能準確地判斷涂覆層的厚度。至于使用的材料是A料還是B料，在沒有專門的儀器進行檢測的情況下則只能根據管材的相對硬度來判別。對于EVOH材料來講，乙烯含量越高，其密度和剛性越大，越不容易彎曲。所以與未涂覆EVOH材料的普通內管相比，管材剛性改變較大的，使用乙烯含量高的EVOH材料做涂覆層的可能性越大。

以上是我們對EVOH復合阻氧管的阻氧性能和所用材料之間關系的一點粗淺認識，望能與大家探討，并希望大家批評指正。