給水用PE管材

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    PE管目前中國的市政管材市場，塑料管道正在穩(wěn)步發(fā)展，PE管、PP-R管、UPVC管都占有一席之地，其中PE管強勁的發(fā)展勢頭為令人矚目。PE管的使用領(lǐng)域廣泛。其中給水管和燃氣管是其兩個大的應(yīng)用市場。

    PE樹脂，是由單體乙烯聚合而成，由于在聚合時因壓力、溫度等聚合反應(yīng)條件不同，可得出不同密度的樹脂，因而又有高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯之分。在加工不同類型PE管材時，根據(jù)其應(yīng)用條件的不同，選用樹脂牌號的不同，同時對擠出機和模具的要求也有所不同。

　  國際上把聚乙烯管的材料分為PE32、PE40、PE63、PE80、PE100五個等級，而用于燃氣管和給水管的材料主要是PE80和PE100。我國對聚乙烯管材專用料沒有分級，這使得國內(nèi)聚乙烯燃氣管和給水管生產(chǎn)廠家選擇原材料比較困難，也給聚乙烯管材的使用帶來了不小的隱患。

　  因此國家標準局在GB/T13663-2000新標準中作了大量的修訂，規(guī)定了給水管的不同級別PE80和PE100對應(yīng)不同的壓力強度，并且去掉舊標準中的拉伸強度性能，而增加了斷裂伸長率（大于350%），即強調(diào)基本韌性。

    一、給水用PE管材是傳統(tǒng)的鋼鐵管材、PVC飲用水管的換代產(chǎn)品。

    給水管必須承受一定的壓力，通常要選用分子量大、機械性能較好的PE樹脂，如HDPE樹脂。LDPE樹脂的拉伸強度低，耐壓差，剛性差，成型加工時尺寸穩(wěn)定性差，并且連接困難，不適宜作為給水壓力管的材料。但由于其衛(wèi)生指標較高，LDPE特別是LLDPE樹脂已成為生產(chǎn)飲用水管的常用材料。LDPE、LLDPE 樹脂的熔融粘度小，流動性好，易加工，因而對其熔體指數(shù)的選擇范圍也較寬，通常MI在0.3-3g/10min之間。

    二、性能特性:

　  一種好的管道，不僅應(yīng)具有良好的經(jīng)濟性，而且應(yīng)具備接口穩(wěn)定可靠、材料抗沖擊、抗開裂、耐老化、耐腐蝕等一系列優(yōu)點，同傳統(tǒng)管材相比，HDPE管道系統(tǒng)具有以下一系列優(yōu)點：

  ?、胚B接可靠：聚乙烯管道系統(tǒng)之間采用電熱熔方式連接，接頭的強度高于管道本體強度。

  ?、频蜏乜箾_擊性好：聚乙烯的低溫脆化溫度極低，可在-60-60℃溫度范圍內(nèi)安全使用。冬季施工時，因材料抗沖擊性好，不會發(fā)生管子脆裂。

  　⑶抗應(yīng)力開裂性好：HDPE具有低的缺口敏感性、高的剪切強度和優(yōu)異的抗刮痕能力，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能也非常突出。

  ?、饶突瘜W(xué)腐蝕性好：HDPE管道可耐多種化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，土壤中存在的化學(xué)物質(zhì)不會對管道造成任何降解作用。聚乙烯是電的絕緣體，因此不會發(fā)生腐爛、生銹或電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象；此外它也不會促進藻類、細菌或真菌生長。

  ?、赡屠匣?，使用壽命長：含有2-2.5%的均勻分布的碳黑的聚乙烯管道能夠在室外露天存放或使用50年，不會因遭受紫外線輻射而損害。

  ?、誓湍バ院茫篐DPE管道與鋼管的耐磨性對比試驗表明，HDPE管道的耐磨性為鋼管的4倍。在泥漿輸送領(lǐng)域，同鋼管相比，HDPE管道具有更好的耐磨性，這意味著HDPE管道具有更長的使用壽命和更好的經(jīng)濟性。

  ?、丝蓳闲院茫?nbsp;HDPE管道的柔性使得它容易彎曲，工程上可通過改變管道走向的方式繞過障礙物，在許多場合，管道的柔性能夠減少管件用量并降低安裝費用。

  ?、趟髯枇π。篐DPE管道具有光滑的內(nèi)表面，其曼寧系數(shù)為0.009。光滑的表現(xiàn)和非粘附特性保證HDPE管道具有較傳統(tǒng)管材更高的輸送能力，同時也降低了管路的壓力損失和輸水能耗。

  ?、桶徇\方便：HDPE管道比混凝土管道、鍍鋅管和鋼管更輕，它容易搬運和安裝，更低的人力和設(shè)備需求，意味著工程的安裝費用的大大降低。

     ⑽多種全新的施工方式：HDPE管道具有多種施工技術(shù)，除了可以采用傳統(tǒng)的開挖方式進行施工外，還可以采用多種全新的非開挖技術(shù)如頂管、定向鉆孔、襯管、裂管等方式進行施工，這對于一些不允許開挖的場所，是的選擇，因此HDPE管道應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。

  　1、柔軟性：由于PE-RT較為柔軟。故施工時不需要特殊的工具，因此施工成本相對較低. 2、導(dǎo)熱性：用于地板采暖的管材需要有好的導(dǎo)熱性。PE-RT的導(dǎo)熱性能較好，其導(dǎo)熱系數(shù)為PP-R、PP-B管材的兩倍。非常適合地板采暖使用。 3. 耐高溫性：PE-RT耐高溫可達到90℃，而PEX只能達到65℃。 4、低溫耐熱沖擊性：PE--RT的耐低溫沖擊性能比較好。冬季施工時管材不易受到?jīng)_擊而破裂，增加了施工安排的靈活性。 5、環(huán)保性：PE-RT及PP-R可以回收利用，不污染環(huán)境。而PEX不能回收會產(chǎn)生二次污染； 6、加工性能穩(wěn)定性：PEX存在控制交聯(lián)度和交聯(lián)均勻度等問題，加工復(fù)雜且加工直接影響管材性能。而PE-RT、和PP-R加工簡便，管材性能基本上由原料來決定，性能比較穩(wěn)定。PE-RT是Polyethylene Raised Temperature的簡稱，它是由乙烯單體和1-辛烯單體共聚而成的，是專門為采暖系統(tǒng)而設(shè)計的中密度乙烯－辛烯共聚物，其具有分子量分布狹窄, 辛烯均勻分布在聚合物主鏈上的特殊分子結(jié)構(gòu)，它既保留PE原有的衛(wèi)生性能及加工性能等優(yōu)點, 又強化了高溫耐久性的一種新型管材專用料。用該原料生產(chǎn)的管材主要應(yīng)用于建筑內(nèi)的熱水/采暖管領(lǐng)域，其耐久性能與建筑物的壽命相同，低可達50年，同時也具有良好的回收性，附加值極高。

    三、產(chǎn)品特點：

    良好的衛(wèi)生性能：PE管加工時不添加重金屬鹽穩(wěn)定劑，材質(zhì)性，無結(jié)垢層，不滋生細菌，很好地解決了城市飲用水的二次污染。

    卓越的耐腐蝕性能：除少數(shù)強外，可耐多種化學(xué)介質(zhì)的侵蝕；無電化學(xué)腐蝕。

    長久的使用壽命：在額定溫度、壓力狀況下，PE管道可安全使用50年以上。

    較好的耐沖擊性：PE管韌性好，耐沖擊強度高，重物直接壓過管道，不會導(dǎo)致管道破烈。

    可靠的連接性能：PE管熱熔或電熔接口的強度高于管材本體，接縫不會由于土壤移動或活載荷的作用斷開。

    良好的施工性能：管道質(zhì)輕，焊接工藝簡單，施工方便，工程綜合造價低。

四、管道的連接：

    電熱熔接性：采用專用電熱熔焊機將直管與直管、直管與管件連接起來。一般多用于160mm以下管。

    熱熔對接連接：采用專用的對接焊機管道連接起來，一般多用于160mm以上管。

    鋼塑連接：可采用法蘭、螺紋絲扣等方法連接。

    為方便施工和保證施工質(zhì)量、還應(yīng)準備相應(yīng)的工具。

　  如：旋轉(zhuǎn)切刀一切割管材；旋轉(zhuǎn)--刮除管子表面的氧化皮；爬壁--刮除大口徑管子表面的化皮；斷氣工具--實現(xiàn)斷氣現(xiàn)場操作。

    五、連接步驟：

　  1.夾緊且清潔端口

  　2.調(diào)整且磨平端口

  　3.端口對直

  　4.施壓熔接

  　5.卸壓冷卻

    六、應(yīng)用領(lǐng)域：

    城市自來水管網(wǎng)系統(tǒng)。

    城鄉(xiāng)飲用水管道。

    化工、化纖、食品、林業(yè)、印染、制藥、輕工、造紙、冶金等工業(yè)的料液輸送管道。

    農(nóng)用灌溉管道。

    郵電通訊線路、電力電線保護套管。

    礦山砂漿輸送管道。

    郵電通訊線路、電力電線保護套管。

    七、PE管的特性:

    1.主要特性

　  HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。某些種類的化學(xué)品會產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，例如腐蝕性（濃硝酸），芳香烴（二）和鹵化烴（）。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強度高，使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級具有極好的抗沖擊性，在常溫甚至在-40F低溫度下均如此。各種等級HDPE的獨有特性是四種基本變量的適當結(jié)合：密度、分子量、分子量分布和添加劑。不同的催化劑被用于生產(chǎn)定制特殊性能聚合物。這些變量相結(jié)合生產(chǎn)出不同用途的HDPE品級；在性能上達到的平衡。

    2.密度

　  這是決定HDPE特性的主要變量，雖然被提到的4種變量確實起到相互影響作用。乙烯是聚乙烯主要原料，少數(shù)的其它共聚單體，如1一丁烯、l一或1一辛烯，也經(jīng)常用于改進聚合物性能，對HDPE，以上少數(shù)單體的含量一般不超過1％－2％。共聚單體的加入輕微地減小了聚合物的結(jié)晶度。這種改變一般由密度來衡量，密度與結(jié)晶率呈線性關(guān)系。美國一般分類按ASTM D1248規(guī)定， HDPE的密度在 0．940g/。C以上；中密度聚乙烯（MDPE）密度范圍0．926～0．940g/CC。其它分類法有時把MDPE歸類于HDPE或LLDPE。均聚物具有高密度、大的剛度，良好的防滲透性和高的熔點，但一般具有很差抗環(huán)境應(yīng)力開裂（ESCR）。ESCR是PE抗由機械或化學(xué)應(yīng)力所引起的開裂性的能力。更高的密度一般改進了機械強度性，例如拉伸強度、剛度和硬度；熱性能如軟化點溫度和熱變形溫度；防滲透性，如透氣性或水蒸氣透過性。較低的密度改進其沖擊強度和E－SCR。聚合物密度主要是受共聚單體加入的影響，但較少程度也受分子量影響。高分子量百分數(shù)使密度略有降低。例如，在一個較寬分子量范圍內(nèi)均聚物具有不同的密度。

    3.生產(chǎn)和催化劑

　  PE通常的生產(chǎn)方法是通過淤漿或氣相加工法，也有少數(shù)用溶液相加工生產(chǎn)。所有這些加工過程都是由乙烯單體、a-烯烴單體、催化劑體系（可能是不止一種化合物）和各種類型的烴類參與的放熱反應(yīng)。和一些催化劑用來控制分子量。淤漿反應(yīng)器一般為攪拌釜或是一種更常用的大型環(huán)形反應(yīng)器，在其中料漿可以循環(huán)攪拌。當乙烯和共聚單體（根據(jù)需要）和催化劑一接觸，就會形成聚乙烯顆粒。除去后，聚乙烯顆?；蚍哿１桓稍锊磩┝考尤胩砑觿蜕a(chǎn)出粒料。帶有雙螺桿擠出機的大型反應(yīng)器的現(xiàn)代化生產(chǎn)線，可每小時生產(chǎn) PE40000磅以上。新的催化劑的開發(fā)為改進新等級HDPE的性能作出貢獻。兩種常用的催化劑種類是菲利浦的鉻氧化物為基礎(chǔ)的催化劑和鈦化合物一催化劑。菲利浦型催化劑生產(chǎn)的HDPE有 中寬度分子量分布；鈦一催化劑生產(chǎn)的分子量分布窄。用復(fù)式反應(yīng)器生產(chǎn)窄MDW的聚合物所用催化劑也可用 于生產(chǎn)寬MDW品級。舉例來說，生產(chǎn)顯著不同分子量產(chǎn)品的兩個串聯(lián)反應(yīng)器可以生產(chǎn)出雙峰分子量聚合物，這種聚合物具有全寬域的分子量分布。 PE管件

    4.分子量

　  較高的分子量導(dǎo)致較高的聚合物粘度，不過粘度也與測試所用的溫度和剪切速率有關(guān)。用流變或分子量測量對材料的分子量進行表征。HDPE的品級一般具有的分子量范圍是40 000～300 000，重均分子量大致與熔融指數(shù)范圍相對應(yīng)，即從100～ 0． 029/10min。通常地，更高的MW（更低的熔融指數(shù)MI）增強了熔體強度、更好韌性和ESCR，但是更高MW使加工過程更難或且需要更高的壓力或溫度。

　  分子量分布（MWD）：PE的WD根據(jù)使用的催化劑和加工過程而有從窄到寬的不同。

　  常用的MWD測量指數(shù)是不勻度指數(shù)（HI），它等于重均分子量（MW）除以數(shù)均分子量（Mn）。所有HDPE品級的這個指數(shù)范圍是4—30。窄MWD 提供了在模塑過程中的低翹曲性和高沖擊性。中到寬MWD提供了對多數(shù)擠塑過程的可加工性。寬MWD也可改進熔體強度和抗蠕變性。

　  5.添加劑

　  抗氧劑的加入可防止聚合物在加工過程中降解，并防止制成品在使用中氧化?？轨o電添加劑用于許多包裝品級以減少瓶子或包裝物對灰塵和污物的粘附。特定的用途需要特殊的添加劑配方，例如與電線、電纜用途相關(guān)的銅抑制劑。優(yōu)良的耐氣候性和抗紫外線（或日光）可通過添加抗UV添加劑。沒有添加抗紫外線或炭黑的 PE，建議不要持續(xù)在戶外使用。高等級的炭黑顏料提供了優(yōu)良的抗UV性并可經(jīng)常在戶外應(yīng)用，如電線、電纜、槽池村層或管子。

　  6.加工方法

　  PE可用很寬的不同加工法制造。以乙烯為主要原料，丙烯、1-丁烯、為共聚體，在催化劑的作用下，采用淤漿聚合或氣相聚合工藝，所得到的聚合物經(jīng)閃蒸、分離、干燥、造粒等工序，獲得顆粒均勻的成品。包括諸如片材擠塑、薄膜擠出、管材或型材擠塑，吹塑、注塑和滾塑。

    擠塑：用于擠塑生產(chǎn)的品級一般具有小于1的熔體指數(shù)和中寬到寬的MWD。在加工過程中，低的MI可獲得適宜的熔體強度。更寬MWD品級更適于擠塑，因為它們具有更高的生產(chǎn)速度，較低的模口壓力而且熔體斷裂趨勢減少。

  　PE有許多擠塑用途，如電線、電纜、軟管、管材和型材。管材應(yīng)用范圍從用于天然氣小截面黃管到48in直徑用于工業(yè)和城市管道的厚壁黑管。大直徑中空壁管用作混凝土制成的雨水排水管和其它下水道管線的替代物增長迅速。

　  板材和熱成型：許多大型野餐型冷藏箱的熱成型襯里是由PE制成的，具有韌性、重量輕和耐用性。其它片材和熱成型產(chǎn)品包括擋泥板、槽罐襯里、盤盆防護罩、運輸箱和罐。一種大量的增長迅速的片材應(yīng)用是地膜或池底村里，這是基于MDPE具有韌性、耐化學(xué)性和不滲透性。

    吹塑：在美國銷售的 HDPE1/3以上用于吹塑用途。這些范圍從裝漂白劑、機油、洗滌劑、牛奶和蒸餾水的瓶子到大型冰箱、汽車燃料箱和筒罐。吹塑品級的特性指標，如熔體強度、ES－CR和韌性，與用于片材和熱成型應(yīng)用級相似，故相似品級可以采用。

  　注射-吹塑通常用于制造更小的容器（小于16oz），用于包裝藥品、洗發(fā)液和化妝品。這種加工過程的一個優(yōu)點是生產(chǎn)瓶子自動去邊角，不需象一般吹塑加工那樣的后期修整步驟。盡管有某些窄MWD品級用于改進表面光潔度，一般使用中寬到寬MWD品級。

    注塑：HDPE有數(shù)不清的應(yīng)用，范圍從可重復(fù)使用的薄壁飲料杯到5－gsl罐，消費國內(nèi)生產(chǎn)的HDPE的1/5。注塑品級一般熔體指數(shù)5～10，有具有韌性較低流動性品級和具有可加工性的較高流動性品級。用途包括日用品和食品薄壁包裝物；有韌性、耐用的食品和涂料罐；高抗環(huán)境應(yīng)力開裂應(yīng)用，如小型發(fā)動機燃料箱和90－gal垃圾罐。

    滾塑：采用這種加工法的材料一般被粉碎成粉末料，使其在熱循環(huán)中熔融并流動。滾塑使用兩類PE：通用和可交聯(lián)類。通用級MDPE/HDPE通常的密度范圍從 0．935到 0．945g/CC，具有窄MWD，使產(chǎn)品具有高沖擊性和小的翹曲，其熔體指數(shù)范圍一般為3—8。更高MI品級通常不適用，因為它們不具備滾塑制品希望的沖擊性和抗環(huán)境應(yīng)力開裂性。

　  高性能滾塑應(yīng)用系利用其化學(xué)可交聯(lián)品級的獨特性能。這些品級在模塑周期的段，流動性好，而后交聯(lián)以形成其卓越的抗環(huán)境應(yīng)力開裂性、韌性。耐磨性和耐氣候性。可交聯(lián)PE適用于大型容器，范圍從500－gal運輸各種化學(xué)品儲罐到20，000－gal農(nóng)用儲箱。

    薄膜：PE薄膜加工一般用普通吹膜加工或平擠加工法。大多數(shù)PE用于薄膜，通用低密度PE（LDPE）或線性低密PE（LLDPE）都可用。HDPE薄膜級一般用于要求優(yōu)越的拉伸性和極好的防滲性的地方。例如，HDPE膜常用于商品袋、雜貨袋和食物包裝。

  　7.產(chǎn)品性能

  　高密度聚乙烯為、無味、無臭的白色顆粒，熔點約為130℃，相對密度為0.941~0.960。它具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有較高的剛性和韌性，機械強度好。介電性能，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性亦較好。

  　8.包裝與儲運

  　貯存時應(yīng)遠離火源，隔熱，倉庫內(nèi)應(yīng)保持干燥、整潔，嚴禁混入任何雜質(zhì)，嚴禁日曬、雨淋。運輸應(yīng)貯放在清潔、干燥有頂棚的車廂或船艙內(nèi)，不得有鐵釘?shù)燃怃J物。嚴禁與易燃的芳香烴、鹵代烴等有機溶劑混運。

  　9.回收利用

  　HDPE是塑料回收市場增長快的一部分。這主要因為其易再加工，有小限度的降解特性和其在包裝用途的大量應(yīng)用。主要的回收利用是將 25％的回收材料，例如后消費回收物（PCR），與純HDPE經(jīng)再加工后用于制造不與食物接觸的瓶子。