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PP—R管在建筑给水方面的应用

文字:[大][中][小] 发布时间:2014-3-10  浏览次数:1057

  1.前言
  1998年以来,由于《国家化学建材推广应用“九五”计划和2010年发展规划纲要》及《关于加速推广应用化学建材和限制、淘汰落后产品的规定》等文件的传达,全国各地在积极推广应用各种塑料管及塑料复合管以取代影响居民饮用水质量的镀锌钢管,塑料管及塑料复合管由于其优异的力学性能、卫生性能、耐老化性能而受到人们的欢迎,其中又尤以PP—R管(又称无规聚丙烯管、三型聚丙烯管)最受人们的青睐。PP-R管是欧洲80年代末、90年代初开发应用的新型塑料管道产品。PP-R管道在输送70℃的热水、长期内压为1Mpa条件下使用寿命可达50年,成为较理想的塑料冷热水管系统的。PP-R管道自80年代末投入生产及应用以来得到较大的发展,产品主要用于建筑冷热水系统、饮水系统及板式(包括地板)采暖系统。欧洲是PP—R管的发源地,也是大量应用推广的地区,据PP—R原料生产厂(Boredis)统计,93年至96年欧洲PP-R管的使用量由3万吨发展到4.4万吨,平均每年递增幅度大于15%。应用量较在大的国家有意大利、德国、丹麦、土耳其、捷克等,其中意大利PP—R管年使用量达到3000万米,约占欧洲总量的22%。
  2.PP—R管简介
  2.1PP—R管材树脂
  PP—R管材由于其优异的性能,特别是相对于聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)管材而言不仅具有较高的强度,还具有一定的耐温性能,同时还可以回收利用,避免环境污染。所以它是目前在供水/热水管系统最有应用前景的材料。
  按照ISO/DIS 15874—1.2(1999)标准讨论稿(供冷/热水设施用塑料管系统一聚丙烯)规定,可以用于加工冷/热水管的聚丙烯可以分为三类
  I 型——均聚聚丙烯(Polypropylene—homopolymer,记为PP—H)
  II 型——嵌段其共聚聚丙烯(Polypropylene—block—copolymer,记为PP—B)
  III 型——无规共聚聚丙烯(Polypropylone-random—copolymer,记为PP—R)
  对这三种聚丙烯ISO1873—1(1995)标准(塑料—聚丙烯和丙烯共聚物热塑性塑料,第一部分:命名)规定: PP—H由丙烯的均聚物组成。 PP—B是一种由丙烯与不超过50%的另一种(或多种)烯烃单体,嵌段聚合而成的热塑性共聚物。这些单体不含有烯烃以外的其他官能团。 PP—R是一种由丙烯与不超过50%的另一种(或多种)烯烃单体,无规聚合而成的热塑性共聚物。这些单体不含有烯烃以外的其他官能团。目前国外许多公司推出的PP—R管材料都是丙烯单体与乙烯单体无规共聚而成,其中乙烯单体的含量一般在3—6%左右。
  根据ISO/DIS 15874—4.1(1998)的规定,用于管材的聚丙烯树脂的熔体流动速率必须不大于0.58/10Min。
  PP—R较PP—H、PP—B具有更好的抗冲性能,且在温度和内压作用下其强度衰减的更加缓慢,也即在相同的温度和内压条件下使用的寿命更长。
  对于管材来说,尤其是对用来构成居民给水系统的管材,其最重要的性能莫过于在一定的使用温度、压力下的长期使用寿命。为了预测此寿命,可以用长期静水压试验来表征。PP—R与PP—B、PP—H相比,无论是在20℃还是在60℃下,PP—R的长期耐压能力最强。
  2.2PP—R管道的特点
  PP—R管除具有一般塑料管重量轻、强度好、耐腐蚀、使用寿命长等优点外,还具有以下主要特点:
  1)无毒、卫生属绿色建材 PP—R原料属聚烯烃,其分子仅由碳、氢元素组成、无毒性、卫生性能可靠。PP—R在原材料生产、制品加工、使用及废弃全过程均不会对人体及环境造成不利的影响,被称为绿色建材。该产品不但可应用于冷热水系统,还可以应用于纯净水系统。
  2)耐热、保温性节能产品 PP—R管维卡耐热温度为131.3℃,使用温度可达95℃,长期(50年)使用温度为70℃,可满足建筑给排水设计规范中规定的热水系统的使用。由于该产品的导热系数为0.21w/m℃,仅为钢管导热系数的二百分之一,故具有较好的保温性能,用于热水及采暖系统可以节约大量的能源。
  3)PP—R管道系统的连接安装方式简单、可靠 由于PP—R管材、管件采用同一牌号的原料加工而成,具有良好的热熔焊接性能,可采用热熔连接管材、管件。PP—R管材、管件的热熔连接通过一专用工具在数秒或数十秒即可完成。经热熔焊接的管材、管件其连接部位的强度大于管材本身的强度。PP—R管道这种独特热熔连接方式较溶剂粘接、弹性密封承插及其他机械连接方式成本低、速度快、操作简单、安全可靠,特别适用于直埋暗敷的安装场合,无须考虑在长期使用过程中连接处是否会发生渗漏。
  4)原料的可回收性 PP—R管材、管件在生产及施工过程中产生的废品可回收利用,废料经清洁、破碎后可直接用于生产管材、管件。在回收料不超过10X的情况下,不会影响制品的质量。原料的可回收性,除了可降低生产成本外,很重要的作用是可免除废料对环境保护的影响。
  5)耐腐蚀、不结垢。
  6)外型美观,产品内外壁光滑,流水阻力小,比镀锌钢管的流量提高30%。 3.PP—R管与其他塑料管或复台管的比较
  3.1PP—R管与交联聚乙烯管和铝塑复合管的比较
  交联聚乙烯管(又称PEx或xPE管)是发生聚乙烯树脂发生化学交联的管材。由于交联聚乙烯管在生产过程中的产生了   “不熔不镕”的网络结构,因此报废了的管材很难再重新粉碎后重复利用。对铝塑复合管而言,为了保证铝层与塑料层之间具有足够的粘和力,需要加入粘合剂层,这就给人们对塑料与铝的分离造成困难。另外即使将来开发出塑料皮与铝皮分离的方法,由于粘合剂的混入也会对塑料层的再利用带来问题。因此地无论交联聚乙烯管还是铝/塑复合管均不如聚丙烯管材更符合“绿色建材”的要求。
  交联聚乙烯管和铝塑复合管的加工成本比较高,不如聚丙烯管材有竞争力。目前,加工交联聚乙烯管材主要采用硅烷水交联两步法或一步法。两步法须采用多台设备,一步法设备较为特殊,设备投资较大;交联所需的硅烷、引发剂、催化剂等助剂的价格较贵,加工工艺较难控制,废品率较高;回头料不可再用等问题均造成交联聚乙烯管的加工成本比较高。铝塑复合管也是如此,铝塑复合管的加工设备也需要多台设备,模具及加工工艺也较为复杂,加工过程较难控制,废品率较高、回头料不可再用等均造成铝塑复合管的加工成本较高。因此,无论交联聚乙烯管还是铝塑复合管均不如聚丙烯管材更具竞争性。
  目前有些铝塑复合管的生产厂家为了降低成本或是因为技术上的不完善,没有按照正常的铝塑复合管的生产程序进行生产,将铝塑复合管的五层结构擅自改为三层结构,省略了铝皮和聚乙烯之间的粘合剂,这将会出现由于铝和聚乙烯之间的膨胀系数不同或由于外力的作用而出现铝与聚乙烯之间的剥离,大大影响铝塑复合管的使用寿命,更有甚者,有的生产厂家在生产中没有将铝皮焊成铝管,而仅仅是把铝皮卷成铝管,这样的管材其使用寿命和安全性可想而知。交联聚乙烯也存在着类似的问题,由于两步法生产中引发剂和交联剂、催化剂都是预先分别混在A、B两种树脂原料中的,其储存期非常有限,很容易由于外界光或热的作用导致化学活性的下降,最终影响产品质量。而PP—R管不同于上述两种管材,它是由稳定的均一的树脂材料构成,生产工艺简单,产品质量稳定,性能更加可靠。
  另外,由于铝塑复合管的管件一般为铜质,众所周知,铜对与它接触的塑料存在着摧化作用,在管材连接处往往会加速塑料的老化引起连接处管材性能的下降。为解决这个问题需要在聚乙烯树脂中添加金属钝化剂,这必将增加管材的成本,据悉,并不是所有的铝塑复合管的生产厂家都考虑到了这一点。而PP—R管由于管材之间采取热熔连接,其管材中不必添加金属纯化剂,它只在管件中添加金属钝化剂就可以了,所以它的成本会比铝塑复合管低,长期性能也更加可靠。
  再者,管路连接好以后,在进行管路系统的二次改造时,铝塑复合管和交联聚乙烯管的改造连接比PP—R管困难的多。
  3.2PP—R管与PP—C管的比较
  近来的市场上还出现一种被称为PP—C的管材,在ISO/DIS 15874-1.2(1999)中,并无PP—C这种管材的定义。从各个方面的情况综合来看,PP—C管材大致有这两种情况:
  (1)实际为PP-B管材,即聚丙烯嵌段共聚物(polypropylene—copolymer)。由静水压试验表明,PP-B的长期寿命不如PP—R。
  (2)为聚丙烯共混物(polypropylene—compound),是用不同的PP与PE共混得到的一个复杂的叩管材料。一殷认为,多相体系特别是相容性不好的多相体系,往往是不稳定的体系,很难具有较长的寿命。采用PP与PE共混而成得管材其寿命更加令人怀疑。
  有些PP—G管材生产厂家在故意混淆PP—G和PP—R之间的差别,大约是出于商业上的目的。
  4、总结
  综上所述,PP—R管材是一种非常优秀的管材,是国外九十年代的先进产品,属绿色建材及节能产品,具有非常好的技术经济性能,代表了建筑给水管的发展趋势。该产品的发展符合我国的国情及“可持续发展”的方针,值得大力推广。


 

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