塑料管材是高科技复合而成的化学建材, 而化学建材是继钢材、木材、水泥之后, 当代新兴的第四大类新型建筑材料。化学建材在我国取得了长足进步并迅猛发展, 尤其是新型环保塑料管材的广泛使用, 掀起了一场替代传统建材的革命。塑料管材与传统材料的金属管和水泥管相比, 具有1) 重量轻的优点, 重量一般仅为金属管的1/6—1/10;2) 耐腐蚀性、抗冲击性和抗拉性能的特点;3) 内表面光滑的特点, 使塑料管比金属管摩擦系数小、流体阻力小, 可降低输水能耗5%以上;4) 运输方便、安装简便的特点;5) 使用寿命长的特点, 使用寿命可长达30年~50年。因具有的优点, 塑料管材广泛应用于建筑、道路给排水、燃气、通信、灌溉等领域, 成为现代城建和乡村管网的主力军。
塑料管材的种类繁多, 按材料区分可分:聚氯乙烯 (PVC) 、聚乙烯 (PE) 、聚丙烯 (PP) 、聚丁烯 (PB) 、玻璃纤维增强塑料 (玻璃钢) 管材等管材;塑料管材按用途区分可分:给水管、排水管、地暖管、绝缘电工套管、埋地通信用塑料管材、燃气管、瓦斯抽放管等等。
由于塑料管材的种类繁多, 不同类型的产品具有不同的性能, 有不同的应用范围。下面就从材料入手, 介绍不同材料的塑料管材的性能及其应用领域和范围。
1、聚氯乙烯 (PVC) 管材, 是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂, 或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物, 加入助剂可变为硬质固体材料可制成管材。
聚氯乙烯的特点, 首先是具有稳定的物理化学性质, 具有一定的抗化学腐蚀性, 耐酸碱, 对盐类相对稳定;其次是具有相对较高的机械强度, 有一定的抗压和抗冲击性;第三点是具有阻燃性和绝缘性, 不易燃烧和导电。
硬聚氯乙烯 (PVC-U) 管材是较早使用的塑料管材, 它的应用范围非常广泛。首先应用于建筑工程中的给排水。硬聚氯乙烯管材具有相当的强度, 具有较高的环应力, 可承受较大的静液压强度, 因此可以用于建筑、农业灌溉等给水管道, 承受一定供水压力, 但要使用卫生级树脂。还因其较好的耐腐蚀性, 用于建筑排水管道, 可具有较长的使用寿命。其次聚氯乙烯管材可用于建筑电工套管, 依靠其较好的绝缘性、阻燃性和一定的强度, 对辅设的电线电缆具有保护作用, 还可阻隔电气泄漏, 对于火焰燃烧蔓延也有一定阻碍作用。第三, 通过加入一定的添加剂后, 可增加聚氯乙烯管材的导电性和阻燃性, 能够用于煤矿井下抽排放瓦斯等物质的管路。第四, 通过改变管材的结构和形状, 制成双壁波纹管或多孔管, 以进一步增强管材的刚度, 用于埋地排水或邮电通信电力线缆保护用的管路。
2、聚乙烯 (PE) 管材, 是乙烯经聚合制得的热塑性树脂而制成的塑料管材。按照材料的分子量和密度不同可分为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯。
聚乙烯的特点, 首先它是一种典型的热塑性材料, 无毒、无味, 密度小于水, 易燃烧, 具有很强的柔韧性, 分子量越高, 其物理力学性能越好, 高密度聚乙烯具有较强的抗压抗冲击性能;其次它具有优异的化学稳定性, 室温下耐酸碱等化学物质腐蚀, 但具有强氧化性的硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。
聚乙烯管材目前使用范围非常广泛, 使用量也比较大。首先, 高密度聚乙烯管材因为其清洁无毒和较高的静液压应力, 应用于给水输水管道, 也用于燃气管道。其次, 与聚氯乙烯管材一样, 通过改变管材的结构和形状, 或加入一定的添加剂, 可应用于埋地排水或邮电通信电力线缆保护用的管路, 和煤矿井下抽排放瓦斯等物质的管路。第三, 低密度聚乙烯管材可用于供水压力不高农田灌溉。
再介绍一种较为特殊的聚乙烯管材——耐热聚乙烯 (PE-RT) 管材。PE-RT管材是由以中等密度聚乙烯基体材料制造而成, 具有独特的分子结构, 具有了的耐高温性能, 抗疲劳强度和耐开裂应力能力, 而大量应于辐射采暖 (地暖) , 可以适应较高的供热温度。
3、聚丙烯 (PP) 管材, 是由丙烯聚合而成的热塑性树脂制成的塑料管材。
聚丙烯的特点, 无毒、无臭、无味, 密度小, 对水稳定性强;化学稳定性好, 防有耐腐蚀性;耐热性能良好, 在不受外力的条件下, 150℃也不变形;无环境应力开裂问题;但低温时易变脆, 不耐磨、易老化。与聚乙烯 (PE) 相比, 更加坚硬和具有更高的熔点, 但是比较脆。
无规共聚聚丙烯 (PP-R) 管材, 是在聚丙烯高分子链的基本结构中用加进不同种类的单体分子加以改性, 乙烯是最常用的单体, 它引起聚丙烯物理性质的改变。改性后的无规共聚物 (PP-R) 与PP均聚物相比, 改进了光学性能, 抗冲击性能得到增强, 增加了挠性, 改变了脆性, 但刚性有一定减弱, 化学稳定性、水蒸汽隔离性能和感管性能等方面基本相同。
由于PP-R管材的清洁性、耐热性、对水的稳定性, 现在广泛用于建筑冷热水供水工程中, 采暖管道工程中。PP-R管材抗老化差, 所以应尽量隐蔽使用, 减少光照。
其他塑料管材还包括聚丁烯 (PB) 管材, 其具有良好性能, 在供水和采暖方面都非常适用。但由于材料的价格较贵, 所以使用相对较少。还有玻璃纤维增强塑料 (玻璃钢) 管材, 它具有很高的强度, 现在经常用于道路建设中的给水管道和电线电缆保护管道。
塑料管材因为自身的特点和优点, 在近二十年来得到迅速发展, 已成为品种齐全、生产能力较具规模的建材行业。使用范围从工业到民用, 得到普遍的认可。但由于它本身材料的原因, 还存在有不足之处, 正待我们进一步开发改进, 还有很大的提升空间等待我们去研究。
摘要：塑料管材作为新型的建筑材料进入到我们的生产生活当中。塑料管材具有重量轻、耐腐蚀性、抗冲击和抗拉性能强、相当的刚度、内表面光滑、运输方便、安装简单便捷、使用寿命长的特点和优点, 被广泛应用。不同材料和结构的塑料管材具有不同的特性, 也决定了不同的应用领域和范围。
关键词：塑料管材,性能,应用,聚氯乙烯,聚乙烯,聚丙烯
参考文献
[1] GB/T 10002.1-2006《给水用硬聚氯乙烯 (PVC-U) 管材》
[2] GB/T 18742.2-2002《冷热水用聚丙烯管道系统第2部分:管材》