给水用双轴取向硬聚氯乙烯(PVC-O) 管材

发布时间:2017-01-10 来源: 环球塑化网 专题: 塑料机械 打印

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   pvc-O管材简介

  一、双向拉伸(biaxial oriented)是塑料材料的加工方法之一。塑料材料在特定温度下(高弹态)通过拉伸可使材料分子结构沿拉伸方向重新排列,从而获得所需要的强度。

  二、双向拉伸PVC管材(biaxiaorientedPVCpipe,一般翻译为PVC-O)率先在欧洲研制成功并得到应用。

  三、目前主要生产方法有在线拉伸和离线拉伸两种方法。

  双向拉伸管(PVC-O)

  双向拉伸管是在传统PVC管的轴向和环向同时进行拉伸使分子取向而得到的新产品。

  四、PVC-O拉伸原理

  管材分子结构由单取向改为双取向,由链状结构改为网状结构

 

  通过拉伸材料得到的层状结构通过肉眼就能看到

  五、PVC-O管材的性能

  o 密度:PVC-O与PVC-U基本相同。

  o 拉伸性能:轴向增长约28%;环向增长约55%。

  o 冲击能:提高约400%。(落锤冲击试验PVC—U为64Nm,80Nm破坏;而PVC-O可达300Nm)。

  o 环刚度:≥4KPa。

  o 弯曲性能:与PE相似,远超过PVC-U,抗地基沉降能力增强。

  o 低温性能:-20℃以下管材仍具有相当好的韧性。

  o 耐点荷载性能:多层网状结构可有效防止点荷载的破坏,对回填材料的要求大大降低。

  o 缺口效应:不会象PVC-U一样发生直线开裂现象,其能量会向两侧传递,抑制开裂。

  1 国内外PVC-O 管材发展情况介绍

  PVC-O管材在国外已经成功研发40多年。它以PVC-U管材为基础,在高弹态下,采用轴向和径向的双向拉伸工艺,使分子获得双轴取向,形成网状结构,从而大幅度提高了管材的各种性能。

  • 国外最早的PVC-O管材是1972年由Petzetakis采用“模拉法”研制成功的。随后荷兰Wavin、Rollepaal公司、西班牙Molecor、台塑集团等公司也都的采用各种工艺成功研制出PVC-O管材。

  • PVC-O管材在其性能大幅度提高的同时,也节省了更多的原材料,降低了能耗和碳排放,是名符其实的环保节能新产品。因此许多国家都制定了相关的产品标准,PVC-O管材在国外获得了较为广泛的推广和应用。ISO16422:2006是输水用PVC-O管材的国际标准。

  • 我国一些研究机构自1990年前后开始关注PVC-O管材的研究。北京化工大学、北京塑料协会、国家化学建材检测中心等单位有关专家做了大量基础性研究工作,为我国的PVC-O管材发展奠定了基础。

  • 2000年后,国内一些企业也开始了PVC-O管材的研制,杭州波达、内蒙亿利、浙江中财、河北宝硕等也都做了大量研制工作并取得了重要进展。

  • 2014年12月,建设部颁布了给水用抗冲抗压双轴取向聚氯乙烯(PVC-O)管材及连接件标准CJ/T445,使我国的PVC-O管材的推广应用有了可以遵循的标准。

  1.1PVC-O 管材的四种典型生产工艺

  2 PVC-O 管材与PVC-U 管材的性能比较

  2.1 加工工艺、结构、性能

  PVC-O 与PVC-U 力学性能比较

  抗冲击强度是PVC-U 管材的5倍

  耐应力开裂性能是PVC-U 管材的5 倍

  耐疲劳性能是PVC-U 管材的3倍

  强度是PVC-U 管材的2倍

  弹性和弹性模量都有不同程度的提高

  1.4缺口对PVC-O 和PVC-U 管材性能的影响

  1.5 PVC-O和PVC-U冲击性能比较

  1.6 PVC-O管材和球墨铸铁管材的比较

  我国城镇供水目前还是以球墨铸铁管材为主,球铁管材的拉伸强度、抗冲击强度、刚度均比PVC-O更高。但不耐腐蚀、生产过程的高能耗、高污染以及施工过程的高成本是球铁管材最大缺陷。球铁管材能耗是塑料管材的数十 倍。腐蚀会对水的卫生性能产生影响,尤其是经水厂净化后进入到居民家庭的支线管网。

  PVC-O管材是目前通用塑料管材中拉伸强度、抗低温冲击强度、耐应力开裂性能最好的管材,其MRS值可以达到50Mpa。最高输送压力可以达到2.5Mpa。完全可以满足输水的工况要求。

  PVC-O管材无腐蚀,重量轻,内壁光滑,流体阻力小,不结垢,对水的卫生性能没有不良影响。管材造价及施工成本均比球铁管材低30%以上。

  PVC-O管材耐疲劳强度高,设计使用寿命50年,实际使用年限可达50年以上。

  1.7 PVC-O、PVC-U、HDPE管材的比较

  PVC-O比PVC-U环应力提高近1倍,低温冲击强度、耐应力开裂性能提高5倍。因此,虽然PVC-O管材壁厚仅是PVC-U管材的一半,节省原材料50%,但其综合物理性能却大幅度提高,使用更安全可靠。传统PVC-U管材在低于0度时易发生脆性破坏,而PVC-O管材在零下10度时仍然表现出良好的抗冲击性能。在零下20度时仍能正常施工。

  PVC-O比PVC-U有更好的柔韧性,在施工过程中可适当弯曲而不必使用管件。对回填的要求也更宽容。其抗水锤能力也有大幅度提高。

  与HDPE管材相比,PVC-O管材有良好的耐应力开裂性能。壁厚仅为PE管材的三分之一。相同外径的管材PVC-O的输水量比PE管材高30%以上。

  独特的拉伸工艺,对原材料的纯净度要求更高,使管材内在品质更容易得到保障。

  1.8不同塑料管材的对比

  2 PVC-O管材标准

  2.1 ISO16422:2006标准

  为推广应用PVC-O管材,各国家和地区都制定了PVC-O管材的标准。2006年ISO发布了PVC-O管材16422标准。该标准对PVC-0管材的材料分级、总体设计系数及管材的公称压力进行了规范。和其他管材不同的是,PVC-O管材的MRS根据取向度的不同被分成315,355,400,450,500级5个等级。取向度越高,MRS越大。影响取向度的重要因素是拉伸倍率、拉伸工艺条件及材料配方。所以PVC-O管材生产商应通过材料分级测试确定自己的材料级别。

  我国为推进PVC-O管道的发展,建设部于2014年颁布了给水用双轴取向聚氯乙烯管材标准CJT/445,该标准等同于ISO16422:2006标准。

  2.2 建设部行业标准 (已于2014年4月1日发布)等同于ISO 16422:2006

  2.3 CJT/445材料级别、设计系数、公称压力、壁厚表

  6 破坏性试验

  6.1 通过拉伸得到的层状结构

  6.4 R口连接密封性实验

  7 管的应用与推广

  PVC-O作为一种新型管材,解决了传统PVC-U管材的抗低温冲击性能、耐应力开裂性能差的问题,大幅度提高了管材的强度。使管材的综合性能得到了本质的改善和提高,具有承压性能好、柔韧性好、卫生性能好、使用安全性好、输送能力高、使用寿命长、成本低、质量轻、搬运和铺设容易等优点。超强的承压性能和卓越的柔韧性使其可以应用到较高的压力系统和更恶劣的环境中。 PVC-O管材在大幅度提高管材综合性能的同时,还大幅度节省了原材料的使用量,是名副其实的环保节能的高科技新产品,对推动我国塑料管道产业的升级换代和发展具有重要作用。

  PVC-O管材以其独特的性能优势完全能够满足城镇供水、消防、农田水利、农村人饮、节水灌溉、工矿企业等领域的供水要求。有着广阔的发展前景。

  PVC-O管材作为传统PVC-U给水管材的换代产品,在推广应用过程中还有许多工作要做。现在PVC-O管材新标准CJ/T445已经颁布实施,下一步还需要政府领导、行业协会、有关专家等社会各方力量,给PVC-O管材以广泛关注。使新产品得以快速推广,造福社会。

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