影響聚乙烯管材斷裂伸長率的因素

王新宇

【摘 要】PE管以重量輕、耐腐蝕、內壁光滑、不結垢、耐溫耐壓性能良好、施工安裝便捷、維修方便、使用壽命長等特點優于傳統管道。與傳統管道相比，可提高施工效率35%，供水節能約30%，施工與管材運輸節能約70%，經濟性優于金屬管。本文主要探討影響聚乙烯管材斷裂伸長率的因素及措施。

【關鍵詞】聚乙烯管；斷裂伸長率；因素

文章編號：ISSN1006—656X（2013）09 -0103-01

目前聚乙烯塑料的產量在世界上仍居塑料產量的首位。我國生產最多的聚乙烯樹脂是低密度聚乙烯，高密度聚乙烯次之。由于聚乙烯樹脂來源豐富，成型方便，所以其產品繁多，應用在祖國建設的各行各業。聚乙烯塑料在化學工業中應用最多的是聚乙烯薄膜，占整個化學工業用聚乙烯用量的65%，其次是聚乙烯包裝桶、包裝瓶，以及聚乙烯管、聚乙烯襯里及涂層，以及一些聚乙烯復合材料等[1]。

一、聚乙烯管材的特點

低密度聚乙烯管的韌性大，因此它可用于便于盤卷、移動的臨時性管路。對于遠距離的、長期使用的管路，則可使用高密度聚乙烯、交聯聚乙烯。聚乙烯的品種的多樣性使得它的應用面很廣泛。聚乙烯管的比重較硬質聚氯乙烯小，便于運輸和安裝。由于高密度聚乙烯管的耐化學穩定性，在耐芳香烴方面比聚氯乙烯好，因而它可輸送焦爐氣、天然氣、裂解氣等。聚乙烯管的使用溫度可以高些，但提高溫度會增加材料的膨脹和降低管子的強度性能。交聯聚乙烯管還可用于輸送強酸和強堿。另外聚乙烯塑料和其他一些熱塑性塑料可用于金屬管的內襯管。這種管可用于較高的壓力和較高的溫度。可以防止塑料管因沒有保護而失去穩定的形狀和強度。例如用高密度聚乙烯和硬聚氯乙烯作內襯的管可相應地在70℃和80℃及壓力為1.6MPa的條件下使用，而聚丙烯內襯的鋼管則可在100℃下可靠地使用。聚乙烯管在戶外使用時會在空氣中的氧、溫度、紫外線的作用下發生老化現象、添加炭黑或其他防老化劑和熱穩定劑可滯緩其老化。與金屬管及混凝土管比較，它具有可彎曲，小口徑可盤卷供貨，減少連接工作量；不腐蝕，無水質二次污染；連接方便；摩擦系數低，增加流量，降低能耗；安裝管道系統成本低和維護使用成本低等優點。聚乙烯管道具有獨特的柔韌性，其斷裂伸長率一般都超過500%，彎曲半徑可小至管直徑的25倍，還有優良的耐刮傷痕的能力，因此鋪設時很容易移動、彎曲和穿插[2]。

二、影響聚乙烯管材斷裂伸長率的因素

（一）聚乙烯管材的型號因素

聚乙烯（PE）管聚乙烯管按其密度不同又分為高密度聚乙烯（HDPE）管、中密度聚乙烯（MDPE）管和低密度聚乙烯（LDPE）管。高密度聚乙烯管具有較高的強度和剛度；中密度聚乙烯管除了有HDPE管的耐壓強度外，還具有良好的柔性和抗蠕變性能；低密度聚乙烯管的柔性、伸長率、耐沖擊性能較好，尤其是耐化學穩定性和抗高頻絕緣性能良好。在國外高密度聚乙烯管和中密度聚乙烯管被廣泛用作城市燃氣管道和城市供水管道。在國內高密度聚乙烯管和中密度聚乙烯管主要用于城市中低壓燃氣管網，少量用作城市供水管道，低密度聚乙烯管大量作為農用排灌管道。高密度聚乙烯給水管主要用于建筑物室內外給水系統。小口徑的建筑給水管一般是采用國產設備生產的中、高密度聚乙烯管。而大口徑的城市供水管一般是采用進口設備生產的高密度聚乙烯管，壓力等級分0.25、0.4、0.6、1.0（MPa）等4個級別，顏色一般為黑色或本色。聚乙烯給水管管件生產一般采用注塑成型，注塑機及模具以國產設備為主，它的品種主要有：承插式熱熔管件、對接式熱熔管件、電熔管件以及ABS夾緊密封式管件、金屬管件等。低密度聚乙烯管主要用于農村給水工程、電纜保護、郵電通訊線路保護及其他領域。目前還沒有聚乙烯給水管設計、施工及驗收標準，影響了聚乙烯給水管的推廣應用[3]。

（二）聚乙烯管的安裝

聚乙烯管在安裝時，首先要注意接頭的質量。因為管道一般最易損壞的構件就是接頭，所以我們在進行聚乙烯管的接頭焊接時，一定要嚴格按工藝條件和操作規程進行操作。焊完后要認真進行質量檢查，對于存在焊接質量問題時，要進行補焊或重焊。同聚丙烯、硬聚氯乙烯塑料管一樣，聚乙烯管路在架設時，也必須進行襯托或支架。聚乙烯管道支架的跨距，也以保證管道沒有很大的變形為前提。由于低密度聚乙烯管的剛性和強度較小，所以其支架的跨距約比硬質聚氯乙烯的小1倍[4]。

（三）加強聚乙烯管材斷裂伸長率的措施

在聚乙烯管路進行安裝時，同樣要考慮熱補償。聚乙烯管也可象硬聚氯乙烯、聚丙烯管一樣采用自然補償或人工補償的辦法進行，人工熱延伸補償裝置，除補償器外，也可采用橡膠密封圈式接頭或填料函式膨脹節。如果管道部分可以自由地變形，即降溫和升溫時管道進行線性和體積的縮小和擴大，這種情況下，管道內是不會產生熱彈性應力的。當溫度發生變化，而管道的直線部分是剛性固定的，則管壁內就會產生熱彈性應力。熱彈性應力的大小不僅取決于溫差范圍，而且還取決于溫度變化的方向。如果管道要在比安裝溫度更高的情況下使用。如高密度聚乙烯管在10℃時安裝，在50℃使用時，其熱彈性應力為2.4MPa。而若其管道在高溫時安裝，而在使用過程中冷卻到零下的溫度時，由于材料的彈性模量升高，而松弛過程的速度降低，就有可能達到危險的程度，因而，要想使由于管道溫度升高而造成的應力降低，就要保證安裝時相應的溫度條件，將接頭安置在最小負載區，并合理地選擇線路[5]。

同時，聚乙烯可以通過物理或化學方法進行交聯得到交聯聚乙烯。物理方法是利用電子加速器或高能輻射源產生的高能電子或7射線引發聚乙烯大分子產生自由基，形成c—c交聯鍵。化學方法采用化學引發劑使聚乙烯大分子之問形成交聯鍵。聚乙烯經交聯，由線性結構轉變為三維網狀結構，明顯地改善了聚乙烯的性能。聚乙烯交聯后，耐熱性及熱強度、耐熱老化性、耐環境應力開裂性、電絕緣性、阻隔性、耐汽油和芳烴性、抗蠕變性等都得到較大的提高，聚乙烯交聯前后常溫力學性能變化并不明顯，但高溫力學性能顯著提高。與聚乙烯管材相比，交聯聚乙烯管材耐油性得到提高，試驗溫度80℃、浸泡時間為14天，介質為燃料油，浸泡時聚乙烯質量增加約24%，交聯聚乙烯管材質量增加16%，介質為無鉛汽油，浸泡時聚乙烯質量增加約16%，交聯聚乙烯管材質量增加12%，介質為原油，浸泡時聚乙烯質量增加約13%，交聯聚乙烯管材質量增加8%。

三、結論

聚乙烯（PE）管是近幾年來發展最快的一類管道，聚乙烯（PE）用于壓力管道在世界上已有幾年的歷史，從發展的角度來說，PE供水管道也是以后十年在供水行業主要推廣的品種。與其他塑料管材（PVC—U，GRP等）比較，它具有獨特的熱熔連接，接頭可靠；韌性和延伸性好，適應管基變化，防地震；低溫性能好；耐彎曲和壽命長（可使用50年以上）等優點。它是目前城鎮供水塑料管道系統的首選管材。

參考文獻：

[1]王利杰，郎豐正，李帥，王兆波. 乙烯-醋酸乙烯共聚物/氯化聚乙烯共混型熱塑性硫化膠的增強研究[J]. 青島科技大學學報（自然科學版），2013，01：

[2]何智宇，周元林，謝長瓊，李莉. 聚乙烯醇基可剝離防護去污涂料制備及其性能[J]. 功能材料，2013， [3]匡曉，劉國明，文韜，張秀芹，董俠，王篤金. 高密度聚乙烯共混調控烯烴嵌段共聚物拉伸性能[J]. 高分子學報，2013，

[4]姚培培，李琛. 加速紫外老化對聚乙烯薄膜力學性能的影響[J]. 塑料科技，2013，