CH4在PVDF中渗透行为及机理的分子模拟研究

张学敏，王 品，李厚补，周 腾，肖春红，冯金茂，钟明强

（1. 长安大学材料科学与工程学院，西安710064；2. 浙江伟星新型建材股份有限公司，浙江临海317000；3. 中国石油集团石油管工程技术研究院石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室，西安710077；4. 浙江工业大学材料科学与工程学院，杭州310014）

0 前言

酸性天然气集输用钢质管道在使用过程中易出现腐蚀、穿孔及泄露等现象，严重影响油气的开采效益，并存在巨大的安全隐患［1］。近年来，具有优异的柔韧性、耐腐蚀性以及抗疲劳性的增强热塑性塑料复合管正在成为含硫油气输送的理想管材。这类管材是以热塑性塑料管为内衬层，以金属或非金属材料作为增强层，外敷热塑性塑料保护层复合而成。其中，PVDF 因具有优异的耐高温、耐化学腐蚀以及高阻隔性成为陆地及海洋用增强热塑性塑料复合管内衬层材料的良好选择［2］。Shamsuddoha 和Scheichl 等［3-4］发现气体分子的自由运动会在热塑性塑料表面产生吸附、扩散等渗透现象，这不仅会导致内衬材料起泡失效，吸附在热塑性塑料内的气体还会沿内衬厚度方向发生扩散，进入内衬层和增强层之间的环空，进而导致内衬层坍塌失效或腐蚀金属增强层，使得管线使用寿命大幅降低。因此，研究及确定气体分子在热塑性塑料中的渗透行为和机理对于高阻隔热塑性塑料内衬材料选材及气体渗透过程预防具有重要指导意义。

目前，对小分子气体在热塑性塑料中的渗透行为研究大多采用质量法、浓度法、压力法、体积法等实验方法［5-11］。……