塑料管材制造和应用的动向及其讨论

龙八国际?????于东明?? 秦岚

塑料管材的生长 ,早期是与战争息息相关的。一次大战德国战败后 ,面临着国民经济的恢复 ,又遇到了国际禁运 ,钢管奇缺 ,不得已的情形下 ,科学家们发明了PVC管 ,1938年至今 ,应用已逾70余年。二次大战日本战败后 ,步德国的后尘 ,1952年 ,由久保田(株)和积水化学(株)相继投产了PVC管 ,应用至今 ,50余年来 ,仍是日本第一大塑料管材品种。我国经八年抗战、三年解放战争和抗美援朝战争 ,满目疮痍 ,百废待兴 ,1957年由天津的现代化工厂研制乐成PVC管 ,1958年由原北京塑料厂率先投产 ,并加入了昔时在莱比锡举行的国际展览会。

由战争催生的塑料管材 ,随着石油化工手艺的飞速前进 ,塑料管材的制造和应用 ,爆发了地覆天翻的转变。它已不再是钢材等古板质料的代用品 ,一跃成为许多领域中的不可替换的新型质料。塑料管材的生长来势迅猛 ,当全天下塑料管材总产量抵达100万吨的时间 ,欧洲钢铁界曾惊呼 ,钢铁管材丧失了500万吨的市场。现在中美两大塑料管材制造国的塑料管材总产量已凌驾1000万吨 ,相当于5000万吨以上钢管的总长度 ,无异于是“狼来了”。可是 ,说归说 ,喊归喊 ,这是事实 ,也是市场纪律 ,说和喊都是徒劳 ,塑 料管材的生长势不可挡。

70余年已往了 ,塑料管材的生长如日中天 ,醒目的光环照亮了管材人脚下的路 ,新质料、新手艺、新工艺也包括新的认知层出不穷。

1 PPS管

PPS管 ,中文名称为“聚苯硫醚管” ,它的强度很高 ,耐热十分优异 ,抗蠕变能力极 强 ,它可以恒久在200℃下事情 ,美国在重点生长这一管材品种。在热水 ,低压蒸汽的运送 中 ,由于PPS的导热系数小 ,系统的保温可大大简化 ,运送热损小 ,应用远景辽阔 ,日本已大宗制造PPS管件 ,并用于超薄地暖系统中 ,预计其本钱不会很高 ,在我国制造PPS管件的条件已基本成熟。

2 PEX管

PEX管,中文名称为“交联聚乙烯管” ,它的耐热性、抗蠕变能力优越 ,耐磨性能与超高 分子量聚乙烯(UHMWPE)相近 ,甚至略高。这将对扩大PEX管应用领域很是有利 ,如火力发电厂粉煤灰的运送 ,矿井抽排水管道 ,都需要管材的耐磨性能要好 ,这原来都是超高分子量聚乙烯(UHMWPE)管的古板领地;又如都会非开挖敷设管道手艺的推广 ,要求管材外貌耐摩擦性能要好 ,此时PEX的优势凌驾了已知的其它塑 料质料。

交联是聚乙烯改性的一种很是乐成的主要手段 , PEX的品种较多 ,过氧化物交联聚乙 烯、硅烷/水解交联聚乙烯、电子射线交联聚乙烯、偶氮交联聚乙烯、是各人所熟知的 ,而别的尚有红外交联聚乙烯、紫外交联聚乙烯、微波交联聚乙烯、离子交联聚乙烯、产水交联聚乙烯等五花八门的品种 ,其中红外交联聚乙烯(PE-Xa)在欧洲已商品化 ,dn20管材的挤出速率可达30m/min ,是我国现在PE-Xa管挤出速率的10倍(单机双线) ,在线测定交联度 ,并反响和自动调解配方;产水交联聚乙烯(PE-Xb)作为我国863妄想项目 ,已取得可喜的希望 ,它不需温水或低压蒸汽 ,在自然情形中 ,它可自动交联 ,工序少、工艺流程短、节能效果显着。一样平常以为 ,现在的PE-Xa管、PE-Xb管、PE-Xc管是不可焊接的 ,而离子交联聚乙烯管可焊性较好 ,这十分难堪。

欧洲是PE-Xa管材的起源地 ,欧洲市场上的PE-Xa管价钱高于PE-Xc管和PE-Xb管 ,不但仅是由于欧洲的人工本钱高的缘故 ,其中一个主要指标即是管材内过氧化物残留量极低 ,不但仅包管了水质少受污染 ,还使管材的使用寿命有包管。欧洲的PE-Xa管材配方中添加了助交联剂 ,交联剂的配比只相当于中国和韩国的二分之一 ,并且在管材制造历程中 ,过氧化物剖析完全。而我国和韩国的PE-Xa管配方中 ,不含助交联剂 ,过氧化物添加量较大 ,剖析如不完全 ,过氧化物残留量就会很大 ,管材的使用寿命就缺乏包管。如PE-Xa管的加工温度较低 ,过氧化物可能难完全剖析 ,可能保存清静隐患。

PE-Xb管生产历程中 ,容易爆发“凝胶块” ,恒久以来 ,人们称其为“交联块” ,一些 学术文章中称其为“预交联(产品)” ,或者“过早交联(产品)”;不言而喻 ,岂论那一种 说法 ,给人的印象就是“不应交联而交联了的聚乙烯” ,龙八国际公司与天津石化研究院相助 ,在南开大学和天津科技大学的配合下 ,对这一产品举行了剖析 ,我们的结论是“这种凝胶块是硅烷水解成硅醇后的缩合产品 ,其中不含聚乙烯因素”。这就为解决PE-Xb管材生产历程中的现实问题提供了科学依据。

3 PP管

PP管 ,中文名称为“聚丙烯管” ,在PP的各人族里 ,在修建领域中 ,应用较多的是PP-R 管 ,它的综合性能较好 ,可是抗蠕变能力、低温韧性较差 ,人们从改变其结晶形态入手 ,在 PP-R中加入成核剂 ,使其α晶型酿成β晶型 ,低温韧性大大提高 ,抗蠕变能力可以说仅次于PEX ,缩写为“PP-RCT” ,已被纳入DIN8077和DIN8078中 ,并被标注为IV型聚丙烯(IVPP);预料PP管材在修建领域中 ,特殊是生涯冷热水系统中 ,其职位会有所提升。作为资料 ,把PEX、PP-R、PE-RCT三种塑料管材的等应变蠕变曲线图列下供业内偕行参考。从图上可以看出 ,PEX管的等应变蠕变曲线上没有拐点 ,且曲线斜率很小 ,这就是它抗蠕变能力强的最有力的证实;PE-RCT管的等应变蠕变曲线与PEX管的等应变蠕变曲线极为相近 ,力学性能甚至略高 ,而PP-R管的等应变蠕变曲线则相差甚远 ,不但斜率很大 ,并且在70℃的曲线上就最先泛起了拐点。

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4 PB-1管

PB-1管 ,中文名称为“聚丁烯-1管” ,它的耐热性 ,力学性能较好 ,但抗划痕能力极差 ,产量上不去 ,本钱自然就高 ,其应用每况愈下。龙八国际对PB-1管做了大宗深条理的研究 ,希望能拉它一把 ,并已取得了一些希望。众所周知 ,聚丁烯-1制品下机后需在室温下静置5-7天 ,待其结晶完成后 ,方可作为制品使用。在这5-7天中 ,不但其晶粒尺寸长大了 ,并且晶型也由II型酿成了I型 ,制品几何尺寸和制品性能也在这5-7天变定 ,如图5-图11划分是从第一天到第七天获得的偏鲜明微久魅照片。从图上可以看出 ,7个试样晶粒之间堆砌细密 ,相互拥挤 ,有显着的“黑十字消光”征象 ,说明PB-1结晶形成的晶型是球晶。刚最先形成大宗的晶粒 ,晶粒之间细密碓切 ,相互拥挤 ,单位面积晶粒数目多 ,晶型相对不完善 ,随着时间的延伸晶型逐渐完善 ,晶粒显着变大 ,到第六天时 ,球晶尺寸已抵达约150um。

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5 导热塑料管

塑料管的导热系数小 ,在有的应用场合是一个优点 ,如热媒的运送 ,可以镌汰热能的损失 ,上述的PPS管做热水或蒸汽的运送管道 ,管材的导热系数越小越好。但有的应用场合管材的导热系数小就酿成了弱点 ,如地源热泵所用的地埋管 ,它的主要功效是热交流 ,此时就需要管材的导热系数越大越好;导热系数高的塑料如聚乙炔价钱是现在市场难以接受 ,较量成熟的手艺是对通俗塑料举行填充改性 ,在导热系数小的合成树脂中 ,添加导热系数高的质料 ,其导热系数提高到与井壁土壤导热系数相近即可;虽然难度很大 ,但对提高地源热泵的事情效率将是十分显著的 ,切合节能减排的国策。

6 地暖管的刷新

经由6-7年的起劲 ,地暖管材市场的规范度获得相对提高 ,追念一下2000年前后 ,我国的地暖管材市场何其杂乱 ,一些冒充伪劣的塑料管退出了舞台。现在地暖管材市场上的管材品种以PE-Xa管为主 ,PE-RT管次之 ,少量PE-Xb管、PE-Xc管 ,这一态势基本与国际看齐。地暖管刷新的余地不是很大 ,但仍然可以刷新 ,如地暖管的透光性、地暖管的阻氧性 ,在各相关标准中都是有所划定的 ,甚至地暖管的导热性 ,虽然标准并未对此有何提法 ,但都有刷新的动向。但需要诠释的是 ,此地方说地暖管的阻氧性 ,并非市售外包覆阻氧层的阻氧管 ,而是塑料质料经改性后 ,其自身所具有的阻氧性在DIN4726划定规模内的阻氧管。