淺談室內(nèi)冷熱水無(wú)規(guī)共聚聚丙烯管材的應(yīng)用

李本正 張麗穎

[摘要]闡述了室內(nèi)冷熱水用無(wú)規(guī)共聚聚丙烯管材的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展情況。

[關(guān)鍵詞]冷熱水用pp-R管材：應(yīng)用

一、PP-R管材發(fā)展概況

PP-R管材和管件是歐洲20世紀(jì)80年代初歐洲兩家石油化學(xué)公司經(jīng)8年時(shí)間研究，聯(lián)合開(kāi)發(fā)出以普通聚丙烯為基礎(chǔ)材料而進(jìn)行共聚改性的新型聚丙烯系列材料，即均聚聚丙烯PP-m嵌段共聚聚丙烯PP-B及無(wú)規(guī)共聚聚丙烯PP-R。

80年代末90年代初開(kāi)發(fā)應(yīng)用的新型塑料管道產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用無(wú)規(guī)共聚聚丙烯(簡(jiǎn)稱PP-R)，被廣泛地應(yīng)用于冷熱水輸送工程。1997年8月，由上海率先引進(jìn)法國(guó)先進(jìn)的PP-R管材生產(chǎn)線，采用進(jìn)口原料在國(guó)內(nèi)首次生產(chǎn)PP-R管材，經(jīng)使用較為成功，得到了管道專家及用戶得認(rèn)可。

二、冷熱水用聚丙烯管材得特點(diǎn)

PP-H具有優(yōu)良的剛性強(qiáng)度，但其低溫沖擊性能較差。易脆化；PP-B具有較好的韌性，特別在低溫下抗沖擊性能優(yōu)良，耐高溫性能比PP-R差；PP-R比PP-B剛性強(qiáng)度好，低溫下又比PP-H具有抗沖擊強(qiáng)度，同時(shí)PP-R還具有突出的抗蠕性能。由于PP-H管材在低溫下的脆性限制了它的使用，在一些應(yīng)用領(lǐng)域逐漸被PP-R管材所取代。

三、冷熱水用無(wú)歸共聚聚丙烯管材得特點(diǎn)

PP-R管材除了具有一般塑料管材重量輕、耐腐蝕、不結(jié)垢、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)外，還具有以下特點(diǎn)：

1.衛(wèi)生無(wú)毒。PP-R屬聚烯烴化合物，其分子中僅有碳、氫元素，無(wú)毒無(wú)味，衛(wèi)生性能可靠。原料生產(chǎn)、管材成型加工、使用及廢棄全過(guò)程不會(huì)對(duì)人體及環(huán)境造成不利影響，所添加的劑也符合食品衛(wèi)生要求，與交聯(lián)聚乙烯管、聚乙烯管材同被認(rèn)定為綠色管材。不但可用于熱水系統(tǒng)，而且可用于純凈飲用水系統(tǒng)。

2.耐熱保溫節(jié)能。PP-R管維卡軟化點(diǎn)為131.3℃。PP-R管最高工作溫度達(dá)95℃，在1MPa、70℃條件下可正常使用50年?？赏耆珴M足建筑排水設(shè)計(jì)規(guī)范中冷熱水系統(tǒng)的使用要求。由于該產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)為0.21w／(m.k)，僅為鋼管系數(shù)得1／200，故有較好的保溫性能，用于熱水及采暖系統(tǒng)可節(jié)約大量的能源。

3.連接安裝簡(jiǎn)單可靠。PP-R管材于管件都采用同一種牌號(hào)得原料加工而成，具有良好的熱熔焊接性能，整用熱熔連接和電熔連接，連接簡(jiǎn)便，且連接部位得強(qiáng)度大于管材本體強(qiáng)度。與機(jī)械連接式相比，連接成本低、速度快、操作簡(jiǎn)單、安全可靠，特別適應(yīng)于直埋暗敷的安裝場(chǎng)合，無(wú)須考慮在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中連接處是否會(huì)發(fā)生滲漏問(wèn)題。

4.不銹蝕、耐磨損、不結(jié)垢。PP-R管材和管件能耐大多數(shù)化學(xué)物品得腐蝕，可在很大的溫度范圍內(nèi)承受PH值范圍在1—14的高濃度酸和堿得腐蝕。其管材、管件的內(nèi)壁光滑均勻，流動(dòng)阻力小且不結(jié)垢?？稍诤艽蟪潭壬蠝p少流程損失，增加流體流量。

5.防凍裂。PP-R材料具有合適得彈性使管材和管件截面可隨凍脹的液體一起膨脹，從而吸收凍脹液體的體積而不會(huì)脹裂。

6.原料可回收。加工成本低。PP-R管在生產(chǎn)及施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢品可回收利用，廢料經(jīng)清潔、破碎后可直接用于生產(chǎn)管材，在回收使用量不超過(guò)總量10％的情況下，不會(huì)影響制品質(zhì)量。原料的可回收性，除了可降低生產(chǎn)成本外，很重要的作用是可免除廢料對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響。管材的生產(chǎn)對(duì)設(shè)備的要求簡(jiǎn)單，工藝易控制，可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)地穩(wěn)定生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。

7.管道布設(shè)明敷暗敷均可。PP-R材料在合成時(shí)就已加入了抗氧劑和光穩(wěn)定劑等助劑。具有較好的抗老化性明敷暗敷均可。

四、PP-R管材的不足之處

PP-R管有很多優(yōu)點(diǎn)，于金屬管道相比的不足之處在于聚丙烯的收縮率大，線性熱膨脹系數(shù)過(guò)高，在長(zhǎng)期受熱、受壓得情況下易產(chǎn)生彎曲變形現(xiàn)象，從而因彎曲過(guò)大需要從新更換。由于塑料不易降解，且老化的塑料不能重新利用，會(huì)造成大量的白色污染。

五、解決PP-R性能不足的方法

為了降低成本或改善性能等目的在塑料中加入惰性物質(zhì)稱為填料。在增強(qiáng)PP-R管材性能的填料中，通常使用玻璃纖維或金屬層。

1.玻纖增強(qiáng)復(fù)合管。玻璃纖維經(jīng)過(guò)表面處理能夠很好的與聚合物浸潤(rùn)和包敷，即提高二者之間得親和力，則在外力作用下填充制品就會(huì)有更好的力學(xué)性能。玻璃纖維得密度為2.5～2.7g／cm³與金屬鋁的密度相近，拉伸強(qiáng)度通常較高，超過(guò)1000Mpa，玻纖是標(biāo)準(zhǔn)的彈性體，拉伸時(shí)伸長(zhǎng)率與應(yīng)力成正比，直至斷裂之前無(wú)屈服點(diǎn)，正由于如此一旦除去應(yīng)力，變形得纖維可完全恢復(fù)，從而具有良好驕傲的尺寸穩(wěn)定性，玻纖具有優(yōu)異得耐熱性，在300℃以下強(qiáng)度保持不變。370℃還可以保持原強(qiáng)度的50％。帶有加強(qiáng)層的冷熱水用玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合管。包括有圓形橫斷面管的外層和內(nèi)層的中部設(shè)有中間層。所述中間層的厚度為所述管的厚度的1／3。所述中間層是用所述管得外層和內(nèi)層同種原料與玻纖混合原料制成的。效果是在性能上滿足聚丙烯管材所有性能，使用壽命同樣能達(dá)50年。由于大幅降低了線型熱膨脹系數(shù)，徹底解決了塑料管材在長(zhǎng)期受熱、受壓的情況下出現(xiàn)的彎曲現(xiàn)象。避免了因普通聚丙烯管材彎曲而重新安裝供水管道，因此在材料及性能方面可得到有效節(jié)約，適用范圍更加廣泛。

為了保證增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合管材得質(zhì)量，聚丙烯復(fù)合管材的擠出機(jī)是通過(guò)兩臺(tái)擠出機(jī)同時(shí)進(jìn)行，增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合管材得外層與內(nèi)層所用同種原料通過(guò)一臺(tái)擠出機(jī)，中間層玻纖增強(qiáng)聚丙烯通過(guò)另一臺(tái)擠出機(jī)，將備好的料坯經(jīng)過(guò)三層共擠機(jī)頭、模具擠出成型。

增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合管與普通聚丙烯管比較，解決了玻纖與聚丙烯相容的問(wèn)題，使管材在三層共擠的情況下不分層，從而提高了這種管材的韌性和強(qiáng)度。增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合管的拉伸強(qiáng)度從通常的23～27Mpa，提高到29～32Mpa。

主要應(yīng)用范圍：a.中央制冷空調(diào)管網(wǎng)系統(tǒng)。b.集中供熱采暖用管道系統(tǒng)。C.工業(yè)與民用建筑冷熱誰(shuí)管網(wǎng)系統(tǒng)。d.一般腐蝕介質(zhì)輸送管網(wǎng)系統(tǒng)。

2.總結(jié)原鋁塑管、PP-R管等管材優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)形成的產(chǎn)品，PP-R與合金鋁有機(jī)結(jié)合除保留了原鋁塑管、PP-R管的一切優(yōu)點(diǎn)外，還具有剛性強(qiáng)、不易彎曲變形、不透光、透氧系數(shù)小、縱向回縮率低，管材與管件可直接熱熔連接，熱熔連接不漏水等特點(diǎn)，既可明裝，又可暗敷，它徹底解決了原鋁塑管街頭漏水，純PP-R管彎曲變形的難題。有塑料管和金屬管兩種特性，具有更好強(qiáng)度和耐高溫性。

PP-R塑鋁穩(wěn)態(tài)復(fù)合管應(yīng)用范圍更廣。可用于純凈供熱水管道系統(tǒng)及特殊功能管道。

(編輯／永安)