環(huán)球塑化網(wǎng) www.PVC123.com 訊：

　　隨著油田集輸管道、原油長輸管道和城鎮(zhèn)熱力管網(wǎng)的大力發(fā)展，由聚乙烯外護管、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料和鋼管組成的預(yù)制直埋保溫管得到了大力推廣。該類保溫管在減少熱損失、降低能耗方面效果顯著。預(yù)制直埋保溫管作為一種產(chǎn)品，其質(zhì)量的好壞直接影響到管網(wǎng)的運行效果和使用壽命。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料與聚乙烯外護管的粘接狀況，是影響預(yù)制直埋保溫管質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。

　　采用電暈處理技術(shù)對聚乙烯外護管內(nèi)表面進行表面處理，可以提高硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料與聚乙烯外護管的粘接強度，保證預(yù)制直埋保溫管的質(zhì)量。電暈處理是等離子體處理的一種，因其具有可連續(xù)生產(chǎn)、可控制、無污染等優(yōu)點，而被用于聚乙烯、聚丙烯等材料的表面處理.

　　電暈處理的原理

　　電暈處理的基本原理是處理裝置在高壓電場作用下放電，使處理裝置處的空氣發(fā)生電離。電離產(chǎn)生的各種等離子在強電場作用下高速沖擊待處理塑料制品表面，對塑料表面進行刻蝕。電離產(chǎn)生的等離子粒子的能量與塑料分子中C—H鍵的鍵能相接近，可誘發(fā)C—H鍵斷裂而降解，增大表面粗糙度。空氣電離的同時，還會生成大量的臭氧。臭氧具有很強的氧化性，可對塑料制品分子中的α一碳原子進行氧化，形成一COOH或一0H等極性基團。

　　經(jīng)過上述物理和化學(xué)改性后，塑料制品表面的潤濕性和附著性得到明顯改善。

　　2 電暈處理工藝的控制要點

　　2.1處理間隙

　　處理間隙即電極間隙，是指放電電極到接地電極邊緣的空間距離。一般一個電極置于管材的內(nèi)表面(如圖1a所示)，一個電極貼附在待處理管材的外表面(如圖1b所示)。

　　處理間隙對電暈處理效果的影響表現(xiàn)在兩個方面：一方面處理間隙增大，導(dǎo)致處理范圍變寬，待處理材料的處理時間相對變長，處理效果得到改善;另一方面間隙增大使能量分散到更大的空間，導(dǎo)致單位面積管材表面的處理強度下降，處理效果變差。兩方面綜合作用的結(jié)果是：進行電暈處理時，只有選擇適當?shù)碾姌O間隙，才能得到最佳的處理效果。通常待處理材料表面與放電電極邊緣之間的間隙宜控制在1～2 mm。

　　2.2 處理電壓

　　電暈處理時，處理電壓的穩(wěn)定性會對電暈處理效果產(chǎn)生影響。當處理電壓升高時，處理效果會明顯增強，但兩者不成比例關(guān)系，當處理電壓升高到某個值后，處理效果增加不再明顯，表明存在一個最佳處理電壓值。處理電壓的選擇要根據(jù)管材的厚度和處理要求來確定。當管材越厚、處理要求越高時，應(yīng)選擇較高的處理電壓進行處理。穩(wěn)定的處理電壓才能保證均勻的電暈處理效果。通常用于薄膜的處理電壓宜控制在5～15 kV，聚乙烯管材內(nèi)表面的處理電壓可參照薄膜的處理電壓。

　　2.3 處理電流

　　電暈處理時輸出電流大小對處理效果的影響很大。當輸出電流過低時，電暈處理效果差;當輸出電流增大到某臨界值后，電暈處理的效果增加不明顯，即對某種塑料材料進行電暈處理時，有一最佳輸出電流。

　　2.4 處理程度

　　處理程度決定著處理效果的好壞。如果處理程度不夠，聚乙烯管材內(nèi)表面的浸潤性和附著性得不到明顯改善，如果處理過度，聚乙烯管材內(nèi)表面會產(chǎn)生異味，并導(dǎo)致助劑向管材表面遷移，影響管材的質(zhì)量。有研究表明，電暈處理會導(dǎo)致聚乙烯纖維力學(xué)性能的降低。通過調(diào)節(jié)處理電壓和處理電流來調(diào)節(jié)處理程度，在滿足處理要求的情況下，盡可能降低處理程度，避免造成材料的過度處理。表1列出了不同薄膜的處理功率，聚乙烯管材內(nèi)表面的處理功率可參照復(fù)合用薄膜的處理功率。

　　2.5環(huán)境溫度、濕度

　　環(huán)境溫度、濕度對電暈處理效果有較大的影響。環(huán)境溫度高時，電暈處理的效果好。原因是溫度高時，化學(xué)反應(yīng)速度快，反應(yīng)程度也大。但處理后的產(chǎn)品如果在較高的環(huán)境溫度下存放，電暈處理效果的消退也快。環(huán)境濕度大，電暈處理的效果會變差，這可能是空氣中的水分子捕捉了電暈時空氣電離產(chǎn)生的部分粒子，使對塑料制品表面進行電暈處理的粒子減少，從而影響了處理效果。

　　3 電暈處理效果的評價方法

　　3.1定性評價電暈處理效果

　　電暈處理效果的定性評價主要通過經(jīng)驗實現(xiàn)。如：看膠紙和處理材料表面粘接的牢固程度;通過觸摸的方式感知處理表面粗糙程度;用鋼筆或圓珠筆在處理過的材料表面劃線，看筆跡是否連續(xù)等。

　　3.2定量測試電暈處理效果

　　檢驗電暈處理效果，通常采用潤濕張力測試方法。

　　(1) 用表面張力測試劑進行測定。依據(jù)GB/T14216-2008《塑料膜和片潤濕張力的測定》的規(guī)定進行測試。將乙二醇乙醚(潤濕張力30.0 mN/m)和甲酰胺(潤濕張力58.0 mN/m)按照不同體積比例混合，可得到潤濕張力為30.0～58.0 mN/m的一系列測試劑。按照GB/T 14216-2008中規(guī)定的試驗步驟進行試驗，通過觀察測試劑液膜在聚乙烯管材表面上的變化情況，得出聚乙烯管材電暈處理后的表面張力值。

　　(2)采用達因筆進行測試。用測試筆在待測表面劃一劃，觀察筆劃過的地方液痕是否均勻，有無斷裂收縮現(xiàn)象，即可測試出材料的表面張力。如果一部分收縮，一部分不收縮，說明處理程度還不夠。該方法測量的精確性是±1 mN/m。該測試方法具有測量精確、快而準、測試儀器攜帶方便等優(yōu)點。

　　4電暈處理時效性的影響因素

　　電暈處理后的高密度聚乙烯外護管，不可能及時進行聚氨醋發(fā)泡生產(chǎn)，大多需要存放一段時間〕電暈處理效果在存放過程中會受到外界環(huán)境以及管材自身性質(zhì)的影響，并隨時間的延長呈指數(shù)規(guī)律消退。

　　管材在自然存放狀態(tài)下，可能會受到雨淋、塵土、環(huán)境溫度等外界環(huán)境因素以及存放時間的影響。有研究表明，水對表面張力的影響較小;塵土對表面張力數(shù)值的影響不大，但在生產(chǎn)過程中材料表面的塵土?xí)绊懪菽c管材的粘接效果;溫度與存放時間對表面張力的影響較大，溫度升高和長時間存放，會導(dǎo)致電暈處理效果明顯降低。

　　管材自身的性質(zhì)包括原料的樹脂牌號、管材的厚度、添加劑的使用。通常厚的管材消退速度比薄的管材要快。添加劑這類低分子量物質(zhì)極易析出，會覆蓋在處理后的表面，降低材料表面粘附性能，進而導(dǎo)致含添加劑的原料加工的管材消退速度比不含添加劑的要快。

　　從電暈處理時效性的影響因素可知，要保證管材的電暈處理效果，需要選用電暈處理消退慢的樹脂作原料，控制好處理程度，在儲存過程中注意防塵降溫，管材的生產(chǎn)日期到使用日期最好不要超過3個月的時間，以保證電暈處理效果在保溫管預(yù)制中起到應(yīng)有的作用:

　　5 電暈處理效果的測試評價

　　5.1 電暈處理前后聚乙烯管材內(nèi)表面的表面張力測試

　　依據(jù)GB/T 14216-2008《塑料膜和片潤濕張力的測定》的規(guī)定，對電暈處理前后高密度聚乙烯管材內(nèi)表面的表面張力進行測試。試樣取自452 x 7的高密度聚乙烯管材，處理電壓為10kV。電暈處理前，高密度聚乙烯管材內(nèi)表面的表面張力測試值為33.0 mN/m;電暈處理后，高密度聚乙烯管材內(nèi)表面的表面張力測試值為50.0 mN/m。

　　5. 2 電暈處理前后聚乙烯管材內(nèi)表面的形貌變化

　　采用日本奧利巴斯LEXT4000全自動三維激光形貌儀對電暈處理前后高密度聚乙烯管材內(nèi)表面的微觀形貌進行表征，放大倍數(shù)為200倍。

　　5. 3 電暈處理前后聚乙烯外護管與聚氨酯泡沫塑料的粘結(jié)情況

　　采用日本奧利巴斯LEXT4000全自動三維激光形貌儀，對電暈處理合格后高密度聚乙烯管材與硬質(zhì)聚氨醋泡沫塑料結(jié)合界面的微觀形貌進行表征，放大倍數(shù)為200倍。

　　6 結(jié)語

　　電暈處理有效改善了高密度聚乙烯外護管與聚氨醋泡沫塑料的粘接性能。電暈處理使高密度聚乙烯管材內(nèi)表面產(chǎn)生極性基團、表面變得更為粗糙，以及“管中管”成型密閉發(fā)泡工藝三方面的作用，大大提高了高密度聚乙烯外護管與聚氨醋泡沫塑料的粘接強度，進而提高保溫管的整體質(zhì)量。該技術(shù)在中俄原油管道漠河一大慶段工程中得到成功應(yīng)用，有效提高了埋地保溫管道的質(zhì)量。