雷欢 赵爽 李启富

摘 要：本研究旨在探究高密度聚乙烯（high density polyethylene， HDPE）护套的老化机理及其在自然环境下的服役寿命。对HDPE护套在湿热气候（海南琼海市）和干热气候（新疆吐鲁番市）下进行了3 a的自然老化试验和在干热气候（美国凤凰城）下进行1 a的太阳跟踪聚光加速老化试验，对HDPE老化试验中的力学性能、分子结构、热性能、反应动力学、反应级数进行分析。结果表明，黑色HDPE护套在自然老化和太阳跟踪聚光加速老化过程中产生的特征官能团相似，热分解活化能基本相同，反应机理也一致；基于试验数据，提出了HDPE护套服役寿命模型，得出HDPE护套在中东特殊干热地区的服役寿命为15～28 a，东南亚特殊湿热地区为14～20 a，气候环境温和地区超过40 a。本研究为预测HDPE护套在各种环境下的服役寿命提供了理论依据，也为HDPE护套材料的研发与应用提供了参考。

关键词：高密度聚乙烯护套；老化机理；服役寿命；老化试验

中图分类号：U448.27 DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2024.03.005

0 引言

高密度聚乙烯（high density polyethylene， HDPE）护套材料为热塑性树脂，由乙烯单体和一定的辅助剂经过化工合成。该护套具有许多优点，例如耐热、耐寒、化学性质稳定，同时拥有较高的刚性和韧性[1]，被广泛应用在拱桥、斜拉桥、悬索桥的拉索防护上。桥梁拉索HDPE护套在使用过程中，必然会受到温度、湿度和紫外线等其他多种因素影响，使其性能降低，护套出现老化。不同气候条件下材料的使用寿命具有显著差异。以青藏高原为代表的西部地区，昼夜温差较大，日照辐射量大，从而加剧了材料自然老化。……