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PP-R管材的生产与应用


现代塑料加工应用 第13卷第6期M0denl Plastics Processing and ApplicationS

2001年12月

P P—R管材的生产与应用
王金保 王晓茹

(陕西省宝鸡化工研究所,721001)

摘要:介绍了无规共聚聚丙烯(PP—R)管材的特点、材料性能、成型设备及工艺,并对安装施工作了阐述。
关键词: 无规共聚聚丙烯 管材 生产技术 安装施工

众所周知,目前输送常温介质和冷水常用UP. VC(硬质聚氯乙烯)管及PE(聚乙烯)管,而输送热 水必须采用PB(聚丁烯)管、PEX(交联聚乙烯)管、 铝塑复合管,但以上管材都分别存在不同程度的缺 陷:PB管的材料未国产化,制品价格昂贵,难以适应 我国目前的国情;PEX管和铝塑复合管设备复杂, 投资大,工艺不易控制,安装存在渗漏;而无规共聚 聚丙烯(PP—R)管成本较低,生产工艺和设备相对 比较简单,制品质量容易保证,连接不需要金属管 件,牢固可靠,不渗漏,安装方便可靠,废弃物可以作 为再生资源回收利用。据此,许多专家、学者认为: PP—R管材是本世纪内最有发展前途的新型化学 建材,将成为我国今后给水管的主导产品。



PP—R管材的特点及应用
PP—R管材除具有一般塑料管材质量轻、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)安全卫生PP—R管材材料属聚烯烃类 高分子材料,无毒,无味,无析出成分,卫生性能可 靠。PP—R管材在原料生产、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影响,与 PEX管材同被称为绿色建材。
收稿日期:2001—05—25。

作者简介:王金保,高级工程师。长期从事高分子材料及塑料制 品的研究开发,已发表论文30余篇,被授权中国专利1项。

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(上接第16页) 在料腔加料量的范围内可连续制得较大长度的薄壁 制品,这是模压和液压成型所无法替代的。着色后, F4微管由白色变为带有色彩,其应用领域更加宽广。 参考文献
1丁言和.F4干法混色工艺浅析.塑料,1997,(3):2l 2钱知勉等?氟塑料加工?上海:上海市塑料研究所,1987?102

THE PROCESSING AND APPLICATIoN TECHNoLoGY

FOR COLOR (Wuhan

MINI—PIPE
Ping

oF

P1盹

Wang

Engineering PlaStics C0.)
ABs-rRACT

The prOceSsing and application technok堰y for color mini—pipe of PT】FE was introduced.The pipe,with di— ameter of 2.4mm and wall thicknesS of 0.2mm, exhibited cOlorful and smooth breakdown voltage五Dr the pipe∞uld reach up
to

appeamce.The

alternative

5.5kV.
process

K创I,yo溅:polytetranuoroethylene;mini—pipe;molding
万   方数据

?18?

现代塑料加工应用

第13卷第6期

(2)耐热保温PP—R管材的维卡软化点为 131℃,最高使用温度为95℃,长期使用温度为
70℃u J,可满足建筑给排水设计规范中规定的热水

热和高低温取暖装备的原因之一。不同牌号聚丙烯 树脂性能比较见表1。
表1不同牌号的聚丙烯树脂性能比较
1300 810l

系统的使用。其导热系数仅为钢管的1/200,有相 当好的保温性能。 (3)管材系统的连接安装方式简单可靠PP— R管材用的是同种材料热熔连接方式,连接部位的 耐压强度数倍于管材本身的强度,安全系数相当高。 此外,这种连接方式具有成本低、速度快、操作简单、 密封性能好等优点,因此无需考虑在长期使用过程 中连接处会发生渗漏。 (4)不锈蚀,耐磨损,不结垢PP—R管材和管 件不会被大多数化学物质腐蚀,可在很大的温度范 围内承受pH值在1~14的酸、碱溶液。 (5)资源再利用PP—R管材在生产及施工过 程中产生的废品可回收利用,废料经过清洁、破碎、 干燥后可直接用于管材生产,在回收料使用量不超 过7份的情况下,不会影响制品的质量。材料的可 回收利用,除了降低生产成本外,更重要的是避免废 弃物对环境的污染。 (6)、生产工艺简单PP—R管材可采用标准设 备及装置进行生产,与交联聚乙烯相比,生产环境不 需进行环保方面的投资,生产过程中也不需定期清 洗螺杆,而且加工容易,管材的直径可以做到 160mm的较大口径。 PP—R管材的主要应用领域为:(1)公用及民 用建筑工业中的冷热水输送;(2)工业建筑和设施中 的日常用水、油或腐蚀性液体的输送;(3)城乡人、 畜饮水工程及农业灌溉。 2
性能

M)10

RAl30E

4Zj0测试标准

(PP-H)(PP—B)(PP—B)(PP—R)(PP—R)(AsrM)

另外,PP—R管材材料属于高结晶性聚烯烃, 分子中的化学元素为C、H两种元素,此类材料是国 际上公认的无毒、无害材料。 3

PP—R管材的生产

3.1生产工艺流程

匿匦一匾一匦圈一 匦一匿囹一匝囹一圃一
生产工艺流程见图1。

匦一匝一匦囹一圈一
匾巫盈
图1生产工艺流程简图

PP—R专用料的基本性能
PP—R管材、管件都是采用乙烯含量为3%左

3.2主要生产设备 PP—R导热性比较低,分子质量高,M-FR低, 消耗功率大,挤出设备应具有较大的长径比(不小于 30:1)和驱动功率及准确的电子控温装置。而且,螺 杆妻采用新型}昆炼式螺杆,使物料充分塑化,以达到 低温挤出的目的。 由于PP—R的记忆特性,在模具方面不可采用 普通的挤管模具。目前国内多使用新型的螺旋式挤 管模具,这种模具分流效果好,无熔接痕,机头压缩 比小,既可改善产品质量又有利于提高生产效率。 此外,为保证PP—R管材在焊接施工时不渗漏,对 影响管材尺寸的口模及定径套的设计要求十分严

右的无规共聚聚丙烯合成树脂,是无味、无毒、本色 或着色的颗粒材料,密度为0.89~0.919庇m3,分子

质量较高,胴在0.59/10min(230℃,21609)以

下,具有较高的熔体强度,有利于挤出管坯。高温下 无规共聚聚丙烯管材的环向应力具有比普通聚丙烯 (PP—H)管和嵌段共聚聚丙烯(PP—B)管更好的稳 定性,因而在高温下具有更长的使用寿命。PP—R 冲击性能高于均聚聚丙烯(PP—H),与PP—B相 当,极大的提高了使用中的抗冲性能。如在60℃、 1.25MPa的工作条件下,可连续使用50年以上,这 也是PP—R管材被广泛应用于冷热水供给、地下供

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王金保等.PP—R管材的生产与应用

?19?

格。设计时要充分考虑到PP—R材料的bamS效 应、收缩率及加工工艺条件,设计原则是口模内径大 于真空定径套内径大于管材外径,口模及定径套内 径的计算尺寸需精确到小数点后2位。 PP—R管材的定径采用真空定径方式。由于 PP—R导热性能差,冷却过程放热量大,加之管壁 较厚,帖0mm口径以下的管材,真空定径箱长度不 低于6m;帖0~75mm口径的管材,真空定径箱长度 不低于12m;对于们5mm以上口径的管材,真空定 径箱长度在18m以上,最好采用双泵分级抽真空。
3.3工艺条件

影响管径和壁厚。过快的牵引速度会拉薄管壁,定 型不充分,出现拉伸定向的现象,影响环应力,导致 耐压性能下降。喷淋水温应控制在10~20℃。水 温过高,形成结晶颗粒粗大,冲击性能差;过低,强制 冷却后,因导热性能差,形成温度梯度,产生内应力, 影响管材质量。 4
4.1

PP—R管材的安装施工
PP—R管材规格尺寸及偏差 PP—R管材规格尺寸及偏差见表4。
表4

要生产出高质量PP—R管材必须有塑化良好 及稳定的熔体流动,除了以上材料及设备因素之外, 工艺控制也十分重要。PP—R管材的成型工艺温 度一般在210~260℃之间。挤出速度对塑化的影 响较大,一般主机螺杆转速不超过40r/min,但有些 新型螺杆,提高转速反而增强剪切加强了塑化,能实

PP一只管材规格尺寸及偏差

mm

现低温高速挤出。真空度一般为0.05~0.08Ⅷa,
调整应遵照原则见表2。
表2调整原则

4.2

PP—R管材设计计算‘2] PP—R管材设计计算包括管道水力计算及管

通常在满足管材外观质量要求的前提下,真空 度应尽可能的低,以减少内应力,这样管材在存放过 程中收缩变形小。 PP—R管材生产典型工艺条件见表3。
表3

道变形计算。
(1)

管道沿程水头损失按下列计算:

式中:H厂管道沿程水头损失,mm;
x——水力摩阻系数; L——管段长度,m; d;——管道计算内径,m; 口——管道内平均水流速度,m/S; g——重力加速度,9.81m/s2。
(2)

Hf_入×等×老 二g
“j



。.2

PP—R管生产的典型工艺条件

自由管道因温差引起的轴向变形量可按
△L=△T×L×乜 △T=0.65△拈+0.1△坦

注:主机,帕5rm×30mm(混炼式螺杆);主机转速,525rnjn(表
速);牵引速度,3.6M/min;冷却水温,18℃;真空度,O.054MPa;产品

下式计算:

规格,忱5m×2.3Im(1.25Ⅷa)。
管材的牵引速度与挤出速度要匹配,注意不能

式中:△L——管道伸缩长度,mm; △T——计算温差,℃;

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现代塑料加工应用

第13卷第6期

△拈——管道内水的最大变化温差,℃; △培——管道外空气的最大变化温差,℃; L——自由管段长度,m; 口——线膨胀系数,mm/m?K,a=0.16。
4.3

(3)热熔连接施工须使用合适的热熔机具,以 确保熔接质量。手持式熔接工具适用于小口径管及 系统的最后连接,台车式热熔机适用于大口径管的 预装配连接。 (4)热熔连接按下列步骤进行:a)热熔工具接 通电源,达到热熔温度后即可开始操作。b)以切割 端面垂直于管材轴线的方式切割管材。管材切割可 使用管子剪或管道切割机,注意除去断面的毛边和 毛刺。c)用卡尺和合适的笔在管端面测量并绘出热 熔深度。热熔深度及熔接工艺条件应符合表5规 定。d)管材与管件的连接端面必须清洁、干燥、无油 渍,在加热和插接过程中不能转动管材和管件,应直 线插人,正常熔接在结合面应有一个均匀的熔接圈。 5

PP—R管材的连接 (1)管材与管件连接均采用热熔连接方式,不

可在管材和管件上直接套丝。暗敷墙体、地坪面内 的管道亦不能采用丝扣或法兰连接,尤其不能对管 材进行明火烘弯。 (2)给水管与金属管件连接应采用带金属嵌件 的PP—R管件作为过渡。该管件与塑料管采用热 熔连接,与金属管件或卫生洁具的五金配件采用丝 扣连接。

结语
20世纪80年代以来,PP—R管材迅速发展,目

表5热熔接工艺条件

前已在室内给水管等应用领域占有很大的市场份 额。在我国,PP—R管材的生产应用才刚刚开始, 随着技术的不断改进,技术标准及设计施工规范的 逐步制定,聚丙烯管将在我国会有较大的发展。 参考文献
1刘波,冯超华等.塑料科技,2000,(5):28


D日舰501—99.建筑给水聚丙烯管道(PP—R)工程技术规程,
1999

PRODUCTIoN AND APPLICATION OF PP—R PIPE Wang Jinbao
(&loji

Wang

Xiaoru

Ch锄ical

Research InStitute)

ABSTRACT

The characteristics,material properties,processing equipments and technical proceSs of PP—R pipe were pcIunded.The installation and mounting of the pipe、vas also introduced.

ex-

K∞哪m也:random

polypropylene;pipe;technical proceSS;installation

—}生—:■}—:Ilt?!_‘t—■■j■}-!-■}?!■}?盛■}—}!_k}!越P?:_-}.!皿}!■t—!_lt生j●}立k}j■}.!■lt?!-IE夸l色!I‘E—!越t?,_‘}-!-k!?盛?!I■}-:-k}?:越t?:皿皇—i■}!I‘P—!-‘Ej■}.!皿}?出—■t业

常州掘起“赛克大王”
常州蓝天化工公司引进先进的化工生产设施,开发生产 绝缘漆中间体赛克(n也IC)。该产品适用于耐高温F—H 级聚酰亚胺绝缘漆、高档汽车用漆、阻燃剂、三聚氰胺系列增 塑剂等。该厂生产的“蓝燕”牌赛克日前已被评为江苏省优

秀科技产品。同时该厂瞄准国际大市场,获得自营进出口 权,产品远销巴西、美国、法国、日本、印度等10多个国家和 地区,成为世界上“赛克”产品的最大生产和经销商。年生产 “赛克”可达5500t,占全球用量的55%,已雄居世界“赛克大
王”的宝座。

(常州市和平北路9号汪焕心供稿)

万   方数据

PP-R管材的生产与应用
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 王金保, 王晓茹, Wang Jinbao, Wang Xiaoru 陕西省宝鸡化工研究所,721001 现代塑料加工应用 MODERN PLASTICS PROCESSING AND APPLICATIONS 2001,13(6) 5次

参考文献(2条) 1.DBJ/CT 501-1999.建筑给水聚丙烯管道(PP-R)工程技术规程 1999 2.刘波;冯超华 查看详情 2000(05)

引证文献(5条) 1.任显诚.王贵恒.宣平.陈高原.文永勤 几种PP-R管材的快速区分方法[期刊论文]-塑料科技 2007(7) 2.杨巍 PP-R4220管材用色粒料项目的市场需求与技术创新[学位论文]硕士 2006 3.陈宇.姜建华.倪锦平.柴冈 有机蒙脱土改性PP-R的热学性能及显微结构研究[期刊论文]-建筑材料学报 2005(4) 4.陈宇 无机填料改性PP-R的研究[学位论文]硕士 2005 5.李馥梅.邓如生 新型绿色环保管材—无规共聚聚丙烯管材[期刊论文]-塑料科技 2003(5)

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