带有乙烯/乙烯醇共聚物阻隔层的多层管道系统的好处

张红梅

宁夏青龙塑料管材有限公司

1 引言

由于乙烯/乙烯醇共聚物在塑料制热系统中应用越来越广泛。耐高温聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯，其优异的气体阻隔性能确保了加热元件中金属部件的腐蚀最小化，这样的带乙烯/乙烯醇共聚物阻隔层的多排管系统也通常用于家庭燃气供应系统。然而，在其他一些管道应用中，通过共挤压将乙烯/乙烯醇共聚物阻隔层引入是有益的：燃料运输系统、污染土壤的饮用水系统和预绝缘管道系统。

加油站周围地区的土壤和地下水受到碳氢化合物的污染风险增加了。通过在燃料输送管道系统中增加乙烯/乙烯醇共聚物阻挡层，可以提高环境对流的水平。避免未来昂贵的补救成本，特别是在人口密度高的地区，重新利用可能受到污染的旧工业用地的压力越来越大，随着这些“棕地”的重新开发，有必要确保通过它们铺设的饮用水供应的质量和安全，通过乙烯/乙烯醇共聚物阻挡层对水进行渗透，提供了一种可再生的全塑料溶液，可以实质性地减少水分子、挥发性有机化合物和有机溶剂在污染部位的迁移。

预绝缘管道系统，用硬质聚氨酯泡沫绝缘，用于分散能源网络以及其他工业应用，如石油和天然气网络。研究表明，氧化降解会使这些预绝缘管道系统的服务点缩短，从而导致泡沫的产生，危及管道系统结构的完整性。此外，随着时间的推移，这些预绝缘管道系统的绝缘性降低，因为外部空气扩散到泡沫分子内导致更高的能量损失。在套管中装有乙烯/乙烯醇共聚物隔板的预绝缘管，易于发生氧化降解，并在整个使用寿命内保持绝缘效率，显著降低了整个网络的运行成本。

2 介绍

乙烯/乙烯醇共聚物是乙烯和乙烯醇的共聚物。它是一种随机聚合物。乙烯/乙烯醇共聚物具有优异的气体阻隔性能。1mm乙烯/乙烯醇共聚物乙炔具有与9m 厚的HDPE 相同的氧阻障性能。

乙烯/乙烯醇共聚物的气障性能受到吸湿量的不利影响。然而，即使乙烯/乙烯醇共聚物在高湿度下接近完全饱和，与传统塑料相比，乙烯/乙烯醇共聚物树脂仍然保持着优越的阻隔性能。

3 带有乙烯/乙烯醇共聚物隔离层的地板保温管

在单层塑料管（耐高温聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯）加热系统中，氧气很容易渗透到塑料管壁上，增加了加热系统中金属部件的腐蚀风险。为了避免这种腐蚀，可以采取以下几种方法：使用耐腐蚀材料，在水中添加防锈剂或降低管道的透氧性。

降低管道的透气性是最安全、最经济的解决方案。通过使用由含有乙烯/乙烯醇共聚物阻挡层的塑料制成的多种管道，将氧气传输速率降至最低，并将加热系统中金属部件的腐蚀降至最低。乙烯/乙烯醇共聚物树脂具有优异的气体阻隔性能（表1），可以阻止氧气透过管壁，然后溶解在循环热水中，从而腐蚀加热中的金属部件。涂由乙烯/乙烯醇共聚物层的塑料管是替代铜管的好选择，并且符合严格的氧气渗透建筑标准，例如，德国的DLN7265 允许在40℃或更低的温度下，每天最大输送0.32mg/m2的氧气管道。

表1 乙烯/乙烯醇共聚物对HDPE的气体阻隔性能

特定的乙烯/乙烯醇共聚物类型是专门为这个应用程序开发的。这些特殊的乙烯/乙烯醇共聚物含有额外的抗氧化剂或热稳定剂，以增加长期稳定和使用寿命的地热管。

4 带有乙烯/乙烯醇共聚物阻挡层的燃料运输管道

塑料管道被用于加油站的各种燃料运输，包括从储料罐到灌装泵和车辆的燃料运输。因为该标准要求燃料渗入土壤的速度为零，应使用屏蔽材料。乙烯/乙烯醇共聚物对燃料蒸汽表现出很好的阻隔性能：比高密度聚乙烯大很多倍。在过去的十年中，乙烯/乙烯醇共聚物已经成功地应用于安全的塑料多层燃料箱和管路中，它可以减轻燃料箱的重量，同时又可使燃料箱内的燃油充分燃烧。

表2 乙烯/乙烯醇共聚物对高密度聚乙烯的燃料阻隔性能

测试方法：袋方法；重量变化。

燃料类型:燃料C：50%甲苯/50%异辛烷值。

燃料MTBE15：燃料C+15%甲基叔丁基醚（MTBE）。

燃料MTBE100：100%甲基叔丁基醚（MTBE）。

燃料E10：90%燃料C+10%乙醇。

在燃料输送管道中，由于该材料具有良好的耐化学性，可以直接与燃料接触使用。为了满足低温冲击对管道的要求，开发了特定的乙烯/乙烯醇共聚物系列产品。总而言之，带有乙烯/乙烯醇共聚物组隔层的燃料运输系统提高了环境保护水平，并避免了昂贵的修复成本。

5 带有乙烯/乙烯醇共聚物阻隔层的饮用水管道

在人口密度高的地区，重新利用可能被污染的旧工业用地的压力越来越大，随着这些“棕地”的重新开发，有必要确保通过它们铺设的饮用水供应的质量和安全。

这种污染尤其可能发生在燃料站、工业地点或废物储存所周围地区，而且通常存在碳氢化合物，有机溶剂和挥发性有机化合物。这些有机化合物会通过塑料饮水管道渗透，造成饮用水污染。带有乙烯/乙烯醇共聚物阻隔层为饮用水管道提供了一种可靠性、全塑料的解决方案，可以大大加快碳氢化合物、挥发性有机化合物和有机溶剂的迁移。

挥发性有机化合物的挥发性较好，表3 比较了三氯乙烯（TCE）和甲苯在乙烯/乙烯醇共聚物和HDPE 的扩散系数，乙烯/乙烯醇共聚物的浓度为100%，而HDPE的浓度为25mg/L～5mg/L进行的。

表3 乙烯/乙烯醇共聚物对HDPE的溶剂阻隔性能

根据WIS4-32-19 附录B 成功测试了一根外径为32 毫米的工业乙烯/乙烯醇共聚物阻隔式饮用水管道。一种铝质阻隔式饮用水管道的生产线，乙烯/乙烯醇共聚物阻隔饮用水管道通过了气味、味道和溶解烃分析的要求，单层聚乙烯控制管在气体、味道和碳氢化合物分析方面都失败了。测试包括四个管道工作组件：两个测试管道组件包含：HDPE/340微米乙烯/乙烯醇共聚物/tie/HDPE 管和两个控制组件（单层），用水冲洗并浸泡在50%甲苯和50%异辛烷值混合的环境中达60 天，60 天后，饮用水被移走，取而代之的是新鲜的饮用水。试样在燃料环境中继续暴露72小时，然后小心地将水除去并测试其气味、味道和溶解的碳氢化合物。气味和味道评估基于标准BS6920第2.2.1和2.2.2部分规定的程序进行。用总循环模式空气相色谱法测定了溶解烃的浓度，定量测定了异辛烷和甲苯，按照ISO标准11423-1进行。

6 在套管中有乙烯/乙烯醇共聚物阻挡层的预绝缘管道系统

预绝缘管道系统用于区域能源网络以及其他工业应用，如石油和天然气网络他们是有硬聚氨酯（PUR）泡沫绝缘，其中结合良好的机械和结构性能和一个非常低的导热系数（η），绝缘泡沫需要承受服务管理内至少30年的高温，在实践中往往更长。

研究表明，这些管道系统的使用寿命可以缩短氧化降解的聚氨酯泡沫可危及管道结构完整性的保健体系，这是一个限制因素，特别是对于那些持续的网络操作温度高，随着时间的推移，空气（氮气、氧气）扩散到泡沫分子中，这些预绝缘管道系统的绝缘效率会降低，由于空气的导热系数比目前的细胞气体（发泡剂，二氧化碳）高,预绝缘管道系统将随着时间的推移能耗增加。因此，预绝缘管道系统的绝缘效率降低，导致更高的能量损失，由于许多预绝缘管道使用高密度聚乙烯套管，空气中的氧和氮可以通过管壁渗透，导致上述问题，如氧化降解和导热系数值下降。因为乙烯/乙烯醇共聚物对氧和氢良好的屏蔽作用（表1），与乙烯/乙烯醇共聚物预绝缘管道阻隔层的套管不容易氧化降解，具有维持一生的隔热效率，显著降低整合网络的运营成本。通过加速衰老的研究，以增加一个高屏障乙烯/乙烯醇共聚物层到外部套管，以消除空气扩散到泡沫。

根据标准EN253测试和电池气体分析，提供了坚实的证明，乙烯/乙烯醇共聚物屏障预绝缘层将防止氧和氮转化为泡沫细胞和维持原来的环戊烷和二氧化碳气体的结果。预绝缘管将不再是容易氧化降解（不进入氧气），这增加了预绝缘管道的潜在使用寿命，或者当需要时，它可以允许在较高的使用温度下使用。除此之外，管道的绝缘效率将在整个使用寿命内保持不变，从而大大降低整个网络的运行成本。

本文以环戊烷吹管为研究对象，这是西欧的标准技术。在其他地区，吹水管也很常用，当应用乙烯/乙烯醇共聚物概念水吹管，可以预期，有一个乙烯/乙烯醇共聚物阻隔层的优势将更大的水吹管相比环戊烷吹管。

带有乙烯/乙烯醇共聚物阻隔套管的工业管道可以通过不连续的生产过程制造。这种生产工艺需要生产一种三层共挤（高密度聚乙烯/黏合剂/乙烯-乙烯醇共聚物）产品,但也可以生产五层共挤套管（高密度聚乙烯/连接层/乙烯-乙烯醇共聚物/连接层/高密度聚乙烯）。然而，乙烯/乙烯醇共聚物阻隔层的使用并不局限于不连续的（导入过程）生产过程。同样的概念也可以通过一个连续的过程来应用，在这种情况下，例如高密度聚乙烯/连接层/乙烯-乙烯醇共聚物/连接层/聚乙烯，薄膜可以在应用外层高密度聚乙烯之前绕着高密度聚乙烯泡沫旋转。当然，管道不是这种管道系统的唯一组成部分。此外连接系统和配件已经成功地开发了乙烯/乙烯醇共聚物阻隔层。乙烯/乙烯醇共聚物是一种热塑性塑料，所以它与当前的焊接技术（对接和电熔焊接）兼容。

7 结论

塑料加热系统和家庭燃气供应系统并不是唯一的管道应用。在其中加入乙烯/乙烯醇共聚物屏障层是有益的。

燃料运输系统与乙烯/乙烯醇共聚物屏障层增加了环保水平，避免昂贵的修复费用。带有乙烯/乙烯醇共聚物屏障的饮用水系统提供了可靠的全塑料解决方案（可回收），防止饮用水污染，他们大大减少了碳氢化合物的迁移，挥发性有机化合物和有机溶剂。

带有乙烯/乙烯醇共聚物屏障层的预绝缘管道系统不容易发生氧化降解。这增加了预绝缘管道的潜在使用寿命，或者当需要时，它可以允许在较高的温度下使用。除此之外，这些管道系统的绝缘效率在整个使用寿命中得到了保持，从而大大降低了整个网络的运行成本。