PE（聚乙烯）管材因其耐腐蚀、柔韧性好、重量轻等优势，广泛应用于给水、燃气输送、农业灌溉等领域。然而，PE材料对紫外线（UV）辐射较为敏感，在长期户外暴露或未有效防护的条件下，紫外线会导致其性能逐渐劣化，影响使用寿命和安稳性。以下从紫外线对PE管材的老化机理、具体影响及应对措施展开分析。

一、紫外线对PE管材的老化机理

紫外线（波长290~400nm，以UV-B和UV-C为主）是太阳光谱中能量较高的部分，可直接作用于PE分子链。其老化过程本质是光氧化降解反应，具体机理如下：

光引发阶段：紫外线能量足以破坏PE分子链中的C-H键和C-C键（尤其是分子链末端的叔碳原子更易断裂），产生游离基（如·CH、·CH₂等）。

链增长阶段：游离基与空气中的氧气（O₂）反应，生成过氧化游离基（如·ROO·），进一步攻击其他PE分子链，引发连锁反应，导致大分子链断裂或交联。

降解表现：分子链断裂使PE的聚合度降低（分子量减小），材料变脆；交联则可能导致材料变硬、韧性下降。同时，氧化反应会生成羰基（C=O）、羟基（-OH）等含氧官能团，进一步加速老化。

二、紫外线老化的具体影响

长期紫外线照射会导致PE管材出现以下性能劣化：

力学性能下降：拉伸强度、断裂伸长率显著降低，材料变脆，易在应力作用下开裂。

抗环境应力开裂（ESCR）能力减弱：分子链结构破坏后，管材抵抗外部应力（如土壤摩擦、温度变化）的能力下降，易发生应力开裂。

使用寿命缩短：在无防护条件下，PE管材户外直接暴露的老化速率较快，通常数月即可出现明显性能下降，2~3年可能丧失使用功能（而正常埋地使用的PE管寿命可达50年以上）。

三、应对紫外线老化的措施

针对紫外线危害，PE管材的抗老化设计主要通过“防护材料选择”“物理防护”和“使用环境控制”三方面实现：

1. 材料层面：添加助剂

炭黑（常用）：黑色PE管材中普遍添加2%~3%的细粒径炭黑（粒径约20~30nm）。炭黑能有效吸收90%以上的紫外线（尤其是UV-B和UV-C波段），将其转化为热能释放，同时作为自由基捕获剂阻止氧化反应。工业标准中（如ISO 4427、GB/T 13663），用于户外暴露的PE管材通常要求黑色且炭黑含量≥2%，分散均匀性需符合标准。

其他光稳定剂：对于非黑色管材（如透明或浅色PE管），可添加化学光稳定剂，包括：

紫外线吸收剂（如UV-531、苯并三唑类）：选择性吸收特定波段的紫外线，并通过分子内转化将能量以热能释放，避免直接损坏聚合物。

受阻胺光稳定剂（HALS）：通过捕捉游离基、分解过氧化物，中断光氧化链式反应，兼具长期稳定性和协同效应。

注：化学助剂的添加需平衡成本与效果，且可能受加工温度限制（部分助剂高温易分解）。

2. 物理防护：减少直接暴露

埋地敷设：这是非常有效的防护方式。将PE管材埋设于地下（通常覆土深度≥0.5m），利用土壤遮挡紫外线（土壤对UV辐射的衰减率高于99%），从根本上避免光照影响。工程实践中，埋地PE管的使用寿命可达50年（如燃气用PE100管）。

表面覆盖防护层：若必须露天临时存放或短期暴露（如施工工地），可通过包裹防晒布、缠绕保护膜（如聚乙烯薄膜）或喷涂紫外线屏蔽涂料（如含氧化锌的防护漆）减少紫外线直射。长期露天使用则需避免此类临时措施。

3. 使用与存储规范

避免长期露天存放：PE管材在运输或施工前，若需临时露天堆放，应选择阴凉处（如搭建遮阳棚），或用不透光材料（如黑色篷布）完全覆盖，减少紫外线接触时间。

控制暴露时间：若必须短期露天使用（如临时管道），建议优先选用添加了有效光稳定剂的PE管材，并定期检查表面状态（如出现粉化、裂纹需及时更换）。

选择耐候性等级管材：部分厂家提供“耐候型PE管”（如通过长期紫外线老化试验的PE管），其配方中优化了炭黑分散性或添加了复合光稳定剂，适用于无法完全埋地的场景（如架空明管）。