TLCP阻氧塑料管及其制造

曼瑞德自控系统有限公司 于东明 陈立楠

摘 要：塑料管材透氧率过高，管道系统中的金属设备、零部件会加速腐蚀，特别是热水装置中，应采用氧气阻隔塑料管。已商品化之氧气阻隔塑料管，三层或者五层的结构复杂，成本较高，氧气阻隔材料都还存在一些不足之处，TLCP氧气阻隔性、耐水性、抗刮擦能力等都优于EVOH，抗弯折能力又优于铝箔。以TLCP/PO合金做氧气阻隔材料，与PO管材间亲和力大，他们之间复合，不需粘胶剂粘结，可制成单层或者多层结构氧气阻隔新型塑料管，省却了粘胶剂层和保护层，结构简单、性能优秀，制造容易，成本适中。

关键词：TLCP；TLCP/TP；阻氧塑料管；二层结构阻氧塑料管；挤出涂覆

1 引言

为阻止小分子气体的渗透，食品、药品的包装和精密电子元器件仪器等的封装,对阻隔性材料需求日益增长。与金属、陶瓷等阻隔材料相比，聚合物阻隔材料在成型成本上具有较大的优势。但是，聚合物阻隔材料也还存在一些不足:如EVOH有对水汽敏感；PVDC已被多国列为禁用材料。液晶聚合物具有优异的阻隔性能，尤其是其对水汽和氧气同时具有很好的阻隔性，可以说液晶聚合物是目前综合性能较好的聚合物阻隔材料。

长期以来，TLCP高昂的价格、力学性能各向异性和融合缝强度低，是影响其广泛应用的三大障碍，所以TLCP目前仍局限在高端领域中应用。TLCP用于阻氧塑料管的制造，鲜见报道。继TLCP在塑料管材制造中应用的探讨之一：TLCP的性能及应用，本文就笔者近年对TLCP用于阻隔材料的一些研究心得介绍如下。

2 阻氧塑料管

2.1 塑料管材的透氧率

绝大多数塑料管的透氧率都比较高，带来的弊端是氧气会穿过管壁渗入并溶解到管中输送的介质中，介质中氧的存在会对系统中的金属管道、金属设备等加速氧化腐蚀，增加系统的安全隐患，会污染被输送介质，并且为介质中微生物提供孳生条件等。介质温度越高，这一弊端越为严重，因此对用于热水系统中的塑料管材的透氧率DlN 761、lS0 17455：2005、CJ/T 175-2002等标准中都做出了明确规定，其透氧率为不大于0.1g/m³·d。据报道，普通PE管的透氧率为3.1g/m³·d，国内某企业实测PE-RT管的透氧率为3.84g/m³·d，约为标准规定值的30余倍。

2.2 阻氧塑料管材品种

为降低塑料管的透氧率，通常的做法是在塑料管材外壁包复一层对氧阻隔性能好的材料做阻氧层，金属材料是常用的阻氧材料，铝塑复合管就是一种典型的以金属铝箔做阻氧材料的阻氧塑料管。

阻氧塑料管已成为建筑内冷热水系统如地面辐射供暖系绕、生活冷热水装置、散热器连接管以及太阳能热水器连接管等的首选。目前市场上常见的阻氧塑料管，几乎全部为冷热水系统用塑料管，如复合EV0H的三层结构的PE-X管、PB-1管、PE-RT管，复合EV0H的五层结构的PB-1管、PE-Xa管，及铝塑复合管等。

2.3 铝箔和EV0H阻氧层

阻氧塑料管中的阻氧材料可以是金属层，如铝箔、低熔点金属（尚未商品化）等；可以是玻璃层，如沉积纳米SiO₂层（尚未商品化）；但是更多的是采用高阻隔性塑料层，目前普遍使用EV0H层为阻氧塑料管的阻氧层。

铝箔和EV0H与被包复的管材间亲和力小，管外壁与阻氧层之间还必须靠粘胶剂粘合。因此这种阻氧塑料管的结构至少是三层结构，从外层到里层分别为EV0H（或铝箔）阻氧层/粘胶剂层/塑料管材层。管材运行一段时间后，粘胶剂层中出现气泡（空泡），存在着阻氧层与管材外表面分离的弊端。

铝箔性脆，对于希望或需要弯曲施工的管道系统，其广泛应用受到限制。铝箔耐腐蚀性差，使用寿命很短，对曝露的铝箔必须加以保护，所以三层结构的铝塑复合管并不存在。

除铝塑复合管以外，已商品化的阻氧塑料管品种有阻氧PB-1管、阻氧PE-RT管和阻氧PE-X管等。

其结构从外层到里层分别是：

三层：FP101B或者FP104B/Tie/PO，例如FP101B/Tie/PEX=85/30/2000μm；

三层：FP105B/Tie/PO，例如EP105B/Tie/PEX=120/35/2100μm；

五层：PO/Tie/FP101B/Tie/PO，例如PEX/Tie/FP101B/Tie/PEX=100/50/100/50/1400μm。

其中Tie为粘胶剂，PO聚烯烃（PE、PP、PB等），FP101B或者FP104B或者EP105B为三种EVOH牌号。

EV0H为乙烯/乙烯醇共聚物，其阻隔性十分优秀。但是，由于EV0H树脂分子结构中存在羟基（-0H），具有亲水性，吸水后会导致其阻隔性能大大下降，例如，湿度由20%升高到80%时，透过系数提高10倍；EV0H的阻隔性能也随温度的升高而迅速下降，例如，温度从20℃升高到60℃时，其透过系数升高12倍，采用EVOH做阻氧层的几种阻氧塑料管的透氧率随温度的变化如图所示。EV0H强度比较差，环境湿度稍大，其强度更低，管材在搬运、安装过程中，阻氧层很容易受刮擦致破坏，所以EV0H宜置于夹层中保护使用，不宜曝露使用。