聚乙烯管材的公稱外徑為315mm，公稱壁厚為28.6mm，實(shí)際壁厚約為30mm。準(zhǔn)備8段長度為300mm的管材試樣，在相同的自然環(huán)境下（室外無遮擋），固定橫向（軸向）放置試樣，分別放置30，60，90，120，150，180，210，240d。在對(duì)應(yīng)時(shí)間取回試樣并制樣，制樣位置為垂直于地面的頂部。

     沿管材壁厚方向，在管材的外表面、內(nèi)表面及中部取樣，取樣位置如圖1所示。在經(jīng)過240d放置的管材上取樣，距外表面約3，6，9，12，15，18，21，24，27mm處和內(nèi)表面取樣位置如圖2所示。

     用刀片切取一定大小（大于打孔器直徑）的試樣，試樣厚度為550~750μm，其厚度均勻，表面平行、平整、無毛刺、無斑點(diǎn)。然后使用打孔器從片材上沖出一直徑略小于坩堝內(nèi)徑的圓片試樣。

     在未放置、放置90d、放置240d的試樣外表面處沿管材軸向制備彎曲試樣，試樣長度為80mm，厚度為4mm，寬度為10mm，保留外表面為原始表面，取樣位置如圖3所示。采用相同方法制備未放置、放置90d、放置240d 試樣內(nèi)表面和中部的彎曲試樣。

1.2.1 氧化誘導(dǎo)時(shí)間

     將試樣平鋪在鋁坩堝內(nèi)，試樣有外表面或內(nèi)表面時(shí)原始表面朝上，將參比坩堝和試樣坩堝放入儀器對(duì)應(yīng)位置。設(shè)置程序?yàn)椋貉鯕饬魉贋?0mL/min，氮?dú)饬魉贋?0 mL/min；在開始升溫前通氮?dú)?min，然后在氮?dú)鈿夥罩幸?0℃/min的速率將溫度從室溫（25℃）升至210℃，在該溫度下恒定3min；然后切換到氧氣氣氛，繼續(xù)恒溫，直至放熱顯著變化點(diǎn)出現(xiàn)后至少2min，終止試驗(yàn)。利用切線分析方法得到氧化誘導(dǎo)時(shí)間。

1.2.2 彎曲試驗(yàn)

     測(cè)量試樣具體尺寸，調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)支座跨度至64mm，把試樣對(duì)稱地放在兩個(gè)支座上，有外表面或內(nèi)表面時(shí)原始表面朝上，在跨度中心處以2mm/min的速率向下施加作用力，得到最大力并計(jì)算彎曲強(qiáng)度，計(jì)算方法如式（1）所示。

     圖4是未放置管材外表面、內(nèi)表面和中部位置的氧化誘導(dǎo)時(shí)間測(cè)試結(jié)果。由圖4可知：中部、內(nèi)表面和外表面的氧化誘導(dǎo)時(shí)間測(cè)試結(jié)果依次減小。因?yàn)?/span>管材在進(jìn)行測(cè)試前經(jīng)過一段時(shí)間的儲(chǔ)存以及運(yùn)輸，管材外表面，內(nèi)表面，中部受光、氧氣、熱影響程度依次減小，這與試驗(yàn)結(jié)果相符。研究表明，在管材生產(chǎn)過程中，聚乙烯熔體外圈擠出流速大于內(nèi)圈，以及外表面散熱比內(nèi)表面快，導(dǎo)致內(nèi)表面溫度高于外表面，內(nèi)表面抗氧化劑消耗多于外表面，導(dǎo)致外表面氧化誘導(dǎo)時(shí)間大于內(nèi)表面。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，部分廠家在保證氧化誘導(dǎo)時(shí)間符合國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，為了使管材更加光滑，會(huì)適當(dāng)提高口模溫度，使外圈流速接近于內(nèi)圈，這會(huì)造成外表面抗氧化劑消耗大于內(nèi)表面，導(dǎo)致外表面氧化誘導(dǎo)時(shí)間短于或接近內(nèi)表面。而管材中部不直接與空氣接觸，所以抗氧化劑消耗較小，氧化誘導(dǎo)時(shí)間相對(duì)更長。

    圖5為不同放置時(shí)間下管材氧化誘導(dǎo)時(shí)間的測(cè)試結(jié)果。由圖5可知：試樣中部的氧化誘導(dǎo)時(shí)間測(cè)試結(jié)果隨放置時(shí)間變化較小，放置240d后，試樣的氧化誘導(dǎo)時(shí)間幾乎沒發(fā)生變化，因?yàn)楣懿牡谋诤裣鄬?duì)較厚，管材中部完全無法接觸到氧氣，所以幾乎沒有氧化反應(yīng)發(fā)生；經(jīng)過一段時(shí)間的放置后，試樣外表面和內(nèi)表面的氧化誘導(dǎo)時(shí)間都有明顯的縮短，因?yàn)楣?/span>材在自然氣候中主要發(fā)生熱氧老化和光氧老化，在自然氣候中陽光直射以及氣溫升高，管材表面發(fā)生降解和交聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)生氫過氧化物，當(dāng)其累計(jì)到一定濃度時(shí)，氧化反應(yīng)快速推進(jìn)，外表面在放置90d后，以及內(nèi)表面在放置150d后，試樣的氧化誘導(dǎo)時(shí)間明顯縮短，與氧化反應(yīng)快速推進(jìn)相對(duì)應(yīng)，陽光中的紫外線會(huì)產(chǎn)生光致化學(xué)降解作用，導(dǎo)致化學(xué)鍵斷裂，380~400nm波長的光很容易使聚乙烯分子進(jìn)入激發(fā)狀態(tài)，斷鏈的自由基和處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)分子極易發(fā)生氧化反應(yīng)；外表面的氧化誘導(dǎo)時(shí)間比內(nèi)表面的氧化誘導(dǎo)時(shí)間縮短更快且縮短更早，因?yàn)橥獗?/span>面直接接收光照，其溫度更高，受紫外線照射范圍更廣，導(dǎo)致氧化反應(yīng)更劇烈；在放置90d 后，外表面和內(nèi)表面的氧化誘導(dǎo)時(shí)間曲線趨于平緩，因?yàn)椴牧辖?jīng)過氧化鏈斷反應(yīng)后，產(chǎn)生了較短的聚合物鏈，這些分子鏈重新排列，在聚乙烯表面形成新而有序的晶區(qū)，在一定程度上減緩了氧化反應(yīng)的發(fā)生。

      圖6為不同放置時(shí)間下管材彎曲強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果。由圖6可知：試樣中部的彎曲強(qiáng)度隨放置時(shí)間的變化較小，放置240d后，試樣的彎曲強(qiáng)度幾乎沒有發(fā)生變化；經(jīng)過一段時(shí)間的放置后，外表面和內(nèi)表面的彎曲強(qiáng)度都有明顯的下降，因?yàn)榫垡蚁┕懿姆肿釉跓?/span>氧老化和光氧老化作用下發(fā)生斷鏈等反應(yīng)，反應(yīng)生成各種含氧官能團(tuán)，影響了分子鏈的規(guī)整性，從而導(dǎo)致試樣的彎曲強(qiáng)度下降，縮短了管材的使用壽命。

     放置90d后，管材內(nèi)表面試樣的氧化誘導(dǎo)時(shí)間未發(fā)生明顯變化，而彎曲強(qiáng)度有所下降。因?yàn)楣懿?/span>內(nèi)表面經(jīng)過90d 的熱氧老化和光氧老化，其內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生了降解和斷鏈等一系列反應(yīng)，導(dǎo)致材料的彎曲強(qiáng)度下降，但反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧化物還不能使氧化反應(yīng)快速推進(jìn)，所以其氧化誘導(dǎo)時(shí)間變化不大。

     放置240d后不同取樣位置管材氧化誘導(dǎo)時(shí)間的測(cè)試結(jié)果如圖7所示。由圖7 可知：外表面和內(nèi)表面的氧化誘導(dǎo)時(shí)間最短，表明其氧化程度最嚴(yán)重；外表面到距外表面9mm處，以及內(nèi)表面到距內(nèi)表面6mm處的氧化誘導(dǎo)時(shí)間也有所縮短，說明這些區(qū)域也發(fā)生了氧化反應(yīng)，因?yàn)橥鈱臃肿渔湹臄嗔押拖?/span>使內(nèi)層直接接觸光和氧氣，從而產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)生了新的晶區(qū)，以及更內(nèi)層的聚合物接觸的光和氧氣無法滿足反應(yīng)條件，所以在距外表面9mm 處到距內(nèi)表面6mm處的聚乙烯幾乎沒有發(fā)生氧化，其氧化誘導(dǎo)時(shí)間與未放置管材相近。