Деградация полимерных труб и её предотвращение. Часть 4

Однако было показано, что использование низкомолекулярного полиэтиленового воска в качестве смазки ускоряет процесс фотодеградации. С другой стороны, гидростеариновая кислота, бутилстеарат и дистеарилфталат оказывают стабилизирующее действие, а их использование в качестве смазок приводит к повышению устойчивости к фотодеградации материала. Чистый полиэтилен содержит только связи C-C и C-H, и было показано, что он очень подвержен деградации при воздействии естественных условий температуры и ультрафиолетового излучения. Стойкость к атмосферным воздействиям коммерческих марок полиэтилена связана с реакциями фотоокисления, которые происходят преимущественно вблизи поверхности образца и обусловлены примесями или посторонними карбонильными группами. Был проведен ряд исследований для измерения изменений в спектрах поглощения ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, а также механических и электрических свойств образцов, облученных в присутствии кислорода, в качестве критерия участвующих реакций фотоокисления. В этих исследованиях сообщается, что воздействие полиэтиленовых пленок ультрафиолетовым светом на воздухе приводит к поглощению кислорода; формированию перекрёстных связей и механическому разрушению образцов полимера. Детали механизмов, участвующих в деградации полиэтилена из-за УФ-облучения, хорошо документированы в литературе (соответствующий список будет приведён в последней части цикла, а некоторые исследования мы затем рассмотрим в новых статьях).

Теперь о влиянии погодных условий на пластиковые трубы. Большинство крупных промышленных предприятий являются и крупными потребителями пластиковых труб. Основными пользователями являются заводы по производству пластмасс в промышленных городах, различные установки нефтяных компаний, предприятий, занимающихся транспортировкой подготовленной и технической воды, а также сельскохозяйственные предприятия. Сочетание песчаной и каменистой местности в южных регионах и сильных морозов с высокой влажностью в зимний период на севере делает укладку труб сложной задачей. Достаточно дорого и трудно подготовить стабилизированные и уплотненные траншеи. Более высокий уровень грунтовых вод в некоторых районах усугубляет проблему. В результате поломки труб из-за проблем с прокладкой и монтажом являются довольно частыми. Известно также, что загрязнение окружающей среды в значительной степени способствует деградации ПВХ. И, хотя не во всех промышленных зонах имеются серьезные проблемы с загрязнением, стоки с некоторых промышленных предприятий могут способствовать быстрой деградации трубопроводных установок.

Еще один важный фактор, способствующий выходу труб из строя, связан с суровой погодой в этих регионах. И, хотя явление деградации пластмасс, вызванное погодой, давно изучалось во всем мире, интерес к этой области исследований относительно недавний. Детальное исследование было проведено для изучения более высокой частоты отказов труб только в некоторых странах и в отдельных регионах и касалось оно воздействия на трубы естественной погоды. Трубы из ПВХ, изготовленные на месте, в течение 6 недель подвергались воздействию естественной погоды в южном климате (г. Дахран). Разрушение трубы контролировали с точки зрения молекулярного веса и молекулярно-массового распределения с использованием гель-проникающей хроматографии (ГПХ). Образцы из открытых труб отбирали еженедельно и анализировали на предмет изменения молекулярной массы и распределения.

Было показано, что среднечисленная молекулярная масса трубы уменьшилась с 64 590 до 46 833 в течение первых 6 недель воздействия естественной погоды. Аналогичные исследования по стабилизированному ПНД были проведены в той же местности, и деградация контролировалась спектроскопическими методами. Рост в карбонильных функциональных группах был проверен и выяснилось, что 100% рост карбонильных групп наблюдался во время 18-месячного воздействия ультрафиолета. Эти исследования ясно показали, что погодные условия в этом районе существенно способствуют деградации труб, в дополнение к факторам, подробно обсуждаемым в литературе. Из обсуждения можно сделать вывод о том, что для более длинного и безотказного срока службы трубопроводных систем, подверженных естественным погодным условиям, требуется соответствующая стабилизация материала труб от ультрафиолетового разложения. Это особенно верно в случае распространенных материалов для труб, таких как HDPE, PVC-U и добавим сюда PP, полипропилен.