耐熱聚乙烯（PE-RT）管材發(fā)展

陳卓

（秦皇島市墻改和建筑節(jié)能辦公室，河北 秦皇島 066000）

1 低溫地面輻射采暖用耐熱聚乙烯（PERT）管材的發(fā)展

90年代由美國陶氏化學公司率先開發(fā)出的PE-RT（耐熱聚乙烯）原料，而后韓國SK、LG、大林等公司也相繼開發(fā)生產(chǎn)。PE-RT管材使用溫度可達80℃以上，實現(xiàn)了聚乙烯管材不需要外聯(lián)就可以應用于高溫場合，且可以實現(xiàn)熔融連接。PE-RT作為一種新型的中密度聚乙烯，在地面輻射采暖的應用越來越被人們關注。2002年建設部發(fā)布了《冷熱水用耐熱聚乙烯（PERT）管道系統(tǒng)》CJ/T175-2002生產(chǎn)質量標準，2004年第218號文肯定了低溫熱水地面輻射供暖技術，其中第92條“建筑地面輻射供暖塑料管系統(tǒng)，推薦用管PE-RT”列于其中，這標志著PE-RT管材成為地面供暖熱水系統(tǒng)專用管，得到國家認可和推廣。2004年5月上海舉行的一個行業(yè)會議上，將“PE-RT管的研制與生產(chǎn)”列為“中國塑料管材最新十項科技發(fā)展成果”之一。PE-RT管材已具備了相對完備的標準體系。

2 PE-RT管材的特性

耐熱聚乙烯屬于中密度聚乙烯，英文名稱縮寫為PE-RT（Polyethylene with Raised Temperatureresistance），它是由乙烯單體和1-辛烯單體共聚而成的，很顯然辛烯與乙烯單體共聚時具有能形成較長支鏈的烯類單體，支鏈上含有六個碳原子（C），一個和幾個共聚單元上帶有的6C長支鏈，使得這種半結晶材料的結晶也有足夠的“鏈段”數(shù)目，分子鏈之間無需引入活性交聯(lián)分子，晶格間支鏈化程度非常高。分子鏈之間以及長支鏈之間互相無序纏繞，形成了“立體網(wǎng)狀結構”，這種特殊結構的形成是材料的力學性能及抵抗外應力作用的蠕變性能大大提高，提高了其熱穩(wěn)定性、長期靜液壓強度、康慢速裂紋增長（SCG）和快速裂紋擴張（RCP）性能。它的可溶性，正好適合了地暖管不允許有接頭的要求。PE-RT管材除了具備塑料應有的特性，還具有其獨特的特性：

2.1 長期耐溫耐壓能力

我國低溫熱水地板采暖系統(tǒng)的水溫一般控制在40-60℃之間，壓力一般在0.4-0.6MPa。對于PE-RT根據(jù)IS010508：1995《使用冷熱水系統(tǒng)的熱塑性塑料管材和管件》中使用條件級別4即地板采暖，設計應力為3.34MPa，在0.4MPa、0.6MPa工作壓力下，其計算出的S值分別為8.6和5.7，而根據(jù)行業(yè)標準以及地暖行標JGJ142-2004/365-2004的要求，PE-RT20mm地暖管材的最低壁厚為2.0mm。完全能滿足低溫熱水地板采用管要求，而且足夠安全。

2.2 柔韌性

PE-RT管材具有較好的韌性，彎曲管道時無需預熱，其彎曲半徑可以小到管道外徑的5倍。其特有的“應力松弛性能”在管道彎曲處的應力能很快得到釋放，從而可以避免在長期使用過程中由于應力集中而在彎曲處出現(xiàn)破裂的現(xiàn)象。

2.3 抗沖擊性能

PE-RT管材具有較好的耐低溫沖擊，在-40℃時的抗沖擊性和PP-R管材0℃時的抗沖擊性相近。耐低溫沖擊性比較好的管材，冬季低溫環(huán)境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。

2.4 熱傳導性

PE-RT的熱傳導系數(shù)為0.41W/m·k（PP-R管為0.21W/m·k，PB 管為 0.22W/m·k），在相同條件下，導熱系數(shù)高，就意味著單位地面面積的散熱量提高，其結果是可以減少管的長度，降低造價。

2.5 成型加工性

PE-RT為熱塑性管材，加工工藝簡單，加工中對管材質量的影響加因素少，管材性能由材料自身來提供，只要有合適的設備，產(chǎn)品質量的可靠性比較高。

2.6 可回收性

對于要求高可靠性管材的地面采暖系統(tǒng)而方，熱塑性的管材應更加符合使用的需要。PERT在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄邊角料和不合格的管材管件均可在生產(chǎn)企業(yè)內再次加工利用，不會對環(huán)境造成污染，具有較高的環(huán)保性。

2.7 便于管道連接

PE-RT管材可采用熱熔式連接。熱熔式連接是指在執(zhí)著頭和管材上都使用相同的聚合物材料，采用特制的連接設備，把接頭和管材加熱至一定溫度并熔合在一起，形成一個均勻、永久性的水密連接。

3 PE-RT管材生產(chǎn)

3.1 原材料的性能

原材料的性能是保證管材質量的首要因素。樹脂分子量的大小及其分布對產(chǎn)品性能有很大的影響，分子量越低，分布范圍越寬，體現(xiàn)的熔體流動速率就越大，生產(chǎn)加工時流動性越好，產(chǎn)品的壓縮密度，剪切塑化賦予管材的強度就越差，使用壽命越短，容易出現(xiàn)爆管、老化快等諸多質量問題。

3.2 加工工藝、設備、模具

原料經(jīng)加熱到設定溫度的擠出機擠出，塑化成粘流狀的原料在擠出機的壓力下，經(jīng)加熱至設定溫度的模頭擠出管坯，再經(jīng)真空定徑套冷卻定徑，進入真空噴淋箱、冷卻噴淋箱，冷卻定型的管材，經(jīng)自動噴碼機噴碼打印產(chǎn)品標識，在牽引機牽引力的作用下，經(jīng)盤圓纏繞機，按客戶要求定尺盤卷，經(jīng)檢驗合格后，包裝入庫。在生產(chǎn)中加熱溫度、擠出壓力、擠出機螺桿轉速等參數(shù)的控制，是直接影響到管材內在質量的關鍵，即管材的塑化的好壞，如果管材的塑化不好，則管材的理化指標難以保證。這就必須有嚴格的工藝制度，控制精密的溫度儀表，是保證產(chǎn)品質量的必要條件。

3.3 嚴格的質量管理，先進的檢測儀器，素質較高的員工隊伍

原料入廠必須嚴把質量關，嚴格按GB/T2828規(guī)定抽樣標準抽樣，認真化驗熔體流動速率，揮發(fā)份，表觀密度，衛(wèi)生質量等指標。及時發(fā)現(xiàn)因工藝參數(shù)變化而影響產(chǎn)品質量。做到產(chǎn)品捆捆打氣壓，捆捆測壁厚。

4 管材的等級選用

管材壽命與使用溫度、使用壓力、管材壁厚、管材外徑、使用年限之間有著必然的聯(lián)系，如果壓力高應該選用S系數(shù)更小的管材，S系數(shù)越小管壁越厚，管壁越厚耐壓能力越高，耐壓能力越高，使用壽命越長，即管材厚度與耐壓壓力，使用溫度，使用壽命成正比，S系數(shù)及外徑與耐壓強度、使用溫度、使用壽命成反比，使用溫度與使用壓力、使用壽命成反比。

5 儲存、運輸與安裝

運輸時應杜絕管材劃傷，由于管材劃傷使實際有效使用壁厚減少，等于把管材的耐壓等級降低。

儲運時應避免長期日曬，最好入庫保存，長期日曬使管材產(chǎn)生一定程度的光氧老化，通過試驗，管材無包裝裸露暴曬60天后，95℃、環(huán)應力3.5Mpa，1000小時的測試條件出現(xiàn)脆性破壞概率很高，因此必須妥善保管。

設計或安裝要合理，管材間距一般在200-300之間，管路不宜過長。最好控制在100左右。管道路數(shù)分配合理，不能一路長一路短。分配不合理，管材間距過大，管路過長極易造成冷熱不均、不熱。而盲目提高系統(tǒng)溫度，容易造成管道老化快，使用壽命縮短。

試壓時必須把氣體排干凈，防止形成氣錘或水錘，試水壓后，未及時使用，應做好保溫或排凈試壓用水，嚴防冬天凍壞管材。

6 發(fā)展建議

為了規(guī)范PE-RT市場，給地暖用戶提供更優(yōu)秀的管材，針對目前的行業(yè)情況提出以下幾點建議

充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會的職能作用，建立嚴格的質量約束機制，讓質量過硬、生產(chǎn)技術含量高的企業(yè)成為市場的主流，才能進一步提升行業(yè)的整體水平。

技監(jiān)部門不定期對市場上的管材進行檢查，規(guī)范市場；根據(jù)目前正在制訂的PE-RT標準提供的信息來看，該標準將規(guī)定PE-RT管材中嚴禁加入色母料，統(tǒng)一采用本色，在一定程度上杜絕了造假的可能；設備模具廠家、原料廠家應定期進行技術交流，更好地生產(chǎn)出PE-RT管材提供信息；在原材料控制方面，原料廠家應監(jiān)督生產(chǎn)廠家，對造假廠家應拒絕提供原材料，從源頭打擊造假企業(yè)。

[1]張健.建筑材料與檢測，化學工業(yè)出版社.

[2]王福川.新型建筑材料,中國建筑工業(yè)出版社.