淺析塑料管材在工程中的應用

【摘 要】塑料管材為工程主要建材，在工程的各個領；域都得到廣泛的應用。本文對工程中應用較為廣泛的幾種塑料管材，在物理和化學指標方面進行簡單的分析，以增強對塑料管材的認識，促進管材在工程中的合理應用。

【關鍵詞】塑料管材；管材性能；指標

1. 概述

塑料管材是指用塑料材質制成的管子的通稱。塑料管材具有自重輕，耐腐蝕，耐壓強度高，衛生安全，水流阻力小，節省能源，節省金屬，改善生活環境，使用壽命長，安全方便等特點，受到管道工程界的青睞。

2. 塑料管材的發展

塑料管的應用至今已經有70多年歷史，最早以聚氯乙烯管材的應用為主。我國從1959年開始對聚氯乙烯管材進行應用，距今已經有50多年的歷史。近10年，我國塑料管材在我國宏觀經濟快速發展的拉動下，在化工建材大發展的背景下經歷著高速發展，2007年達到332萬噸，2008年已達459萬噸躍居世界首位，2010年全國塑料管材產量超過800萬噸。塑料管材在生活和工業應用中，越來越受青睞，發揮著重要的、不可替代的作用。在建筑、水利等行業，塑料管材不僅能大量代鋼、代木、替代傳統建材，而且還具有節水、節材、保護生態、改善居住環境、降低自重、施工便捷等優點。

我國塑料管材經過前幾年的飛速發展，已成為品種較齊全、生產能力較具規模的建材行業，現在已經形成以聚氯乙烯（PVC）管、聚乙烯（PE）管和聚丙烯（PP）管三大塑料管材加工和應用為主的產業結構。

3. 主要管材性能指標

人們雖然對塑料管材有一定的認知，但是對于其了解相對有限，在工程中管材的使用仍存在著一些問題。現在就這幾類管材的物理、化學指標進行分析，進而提高對這幾類管材的認識（見表1）。

3.1 聚氯乙烯（PVC）作為最早實現工業化生產的塑料制品，在很長的一段時間內在市場上占據著主導地位，直到七十年代中期，人們認識到聚氯乙烯樹脂及制品中殘留的單體氯乙烯（VCM）是一種嚴重的致癌物質，使其發展受到了一定程度的影響，不過現在人們已成功的實現了降低殘留的VCM，使聚氯乙烯樹脂中VCM含量小于10ppm，達到衛生級樹脂要求，擴大了聚氯乙烯的應用范圍。甚至可使樹脂中的VCM含量小于5ppm，加工后殘留的VCM極少，對人體基本無害。現在聚氯乙烯管道主要以硬聚氯乙烯（PVC-U）為主，硬聚氯乙烯以重量輕，安裝簡易；抗化學性優越，優良的抗酸堿性能；優良的絕緣性能，以及良好的阻燃性能在市政給排水、工業給排水、民用給排水、灌溉、植被澆水等方面得到廣泛的應用。但是含鉛穩定劑的使用使得PVC-U管材在與食品類產品接觸的應用中受到了限制，在居民飲用水供給管道使用PVC-U管材時也要達到相關衛生檢測指標才可準予使用。

3.2 聚乙烯（PE)為白色蠟狀半透明材料，柔而韌，比水輕，無臭，無毒，手感似蠟，具有優越的耐低溫性能(最低使用溫度可達-70～-100℃)和介電性能。易燃燒且離火后繼續燃燒。透水率低，對有機蒸汽透過率則較大。聚乙烯的透明度隨結晶度增加而下降在一定結晶度下，透明度隨分子量增大而提高。高密度聚乙烯熔點范圍為132～135℃，低密度聚乙烯熔點較低（112℃）且范圍寬。聚乙烯有優異的化學穩定性，室溫下耐鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、胺類、氫氧化鈉、氫氧化鉀等各種化學物質，硝酸和硫酸對聚乙烯有較強的破壞作用。聚乙烯容易光氧化、熱氧化、臭氧分解，在紫外線作用下容易發生降解，受輻射后可發生交聯、斷鏈、形成不飽和基團等反映。現在多采用在材料中添加碳黑，對聚乙烯進行有效的光屏蔽。

3.3 聚丙烯（PP）是一種半結晶性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。由于均聚物型的PP溫度高于0℃以上時非常脆，因此許多商業的PP材料是加入1～4%乙烯的無規則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100℃）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強的抗沖擊強度。PP的強度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150℃。由于結晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環境應力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進行改性。PP的流動率MFR范圍在1～40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。由于結晶，PP的收縮率相當高，一般為1.8～2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。PP也不象PE那樣在高溫下仍具有抗氧化性。 但低溫時變脆，不耐磨易老化。

4. 塑料管材的發展前景

塑料管材的迅速發展來自于諸多因素的推動。目前，在全國新建、改建、擴建工程中，建筑排水管道70%采用塑料管，建筑雨水排水管道50%采用塑料管，城市排水管道20%采用塑料管，建筑給水、熱水供應和供暖管道60%采用塑料管；城市供水管道（DN400 以下）50%采用塑料管，村鎮供水管道60%采用塑料管； 城市燃起管道(中低壓管)50%采用塑料管，建筑電線穿線護套管80%采用塑料管。重大工程的投資又將有力拉動對塑料管道的需求。如“南水北調”、西部大開發、振興東北老工業基地、農村安全飲水十二五規劃的提出等成為需求增加的主要因素。