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(xué)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(dá)80℃以上，實(shí)現(xiàn)了聚乙烯管材不需要外聯(lián)就可以應(yīng)用于高溫場合，且可以實(shí)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(yīng)用越來越被人們關(guān)注。2002年建設(shè)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(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，2004年第218號(hào)文肯定了低溫?zé)崴孛孑椛涔┡夹g(shù)，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(biāo)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(rèn)可和推廣。2004年5月上海舉行的一個(gè)行業(yè)會(huì)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(xiàng)科技發(fā)展成果”之一。PE-RT管材已具備了相對(duì)完備的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)具有能形成較長支鏈的烯類單體，支鏈上含有六個(gè)碳原子（C），一個(gè)和幾個(gè)共聚單元上帶有的6C長支鏈，使得這種半結(jié)晶材料的結(jié)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(jié)構(gòu)”，這種特殊結(jié)構(gòu)的形成是材料的力學(xué)性能及抵抗外應(yīng)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(qiáng)度、康慢速裂紋增長（SCG）和快速裂紋擴(kuò)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(yīng)有的特性，還具有其獨(dú)特的特性：

2.1 長期耐溫耐壓能力

我國低溫?zé)崴匕宀膳到y(tǒng)的水溫一般控制在40-60℃之間，壓力一般在0.4-0.6MPa。對(duì)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(jí)別4即地板采暖，設(shè)計(jì)應(yīng)力為3.34MPa，在0.4MPa、0.6MPa工作壓力下，其計(jì)算出的S值分別為8.6和5.7，而根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及地暖行標(biāo)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?zé)崴匕宀捎霉芤螅易銐虬踩?/p>

2.2 柔韌性

PE-RT管材具有較好的韌性，彎曲管道時(shí)無需預(yù)熱，其彎曲半徑可以小到管道外徑的5倍。其特有的“應(yīng)力松弛性能”在管道彎曲處的應(yīng)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(yīng)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(shí)的抗沖擊性和PP-R管材0℃時(shí)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(shí)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(dǎo)性

PE-RT的熱傳導(dǎo)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(dǎo)熱系數(shù)高，就意味著單位地面面積的散熱量提高，其結(jié)果是可以減少管的長度，降低造價(jià)。

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(duì)管材質(zhì)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(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性比較高。

2.6 可回收性

對(duì)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(yīng)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(nèi)再次加工利用，不會(huì)對(duì)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(shè)備，把接頭和管材加熱至一定溫度并熔合在一起，形成一個(gè)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(zhì)量的首要因素。樹脂分子量的大小及其分布對(duì)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(dòng)速率就越大，生產(chǎn)加工時(shí)流動(dòng)性越好，產(chǎn)品的壓縮密度，剪切塑化賦予管材的強(qiáng)度就越差，使用壽命越短，容易出現(xiàn)爆管、老化快等諸多質(zhì)量問題。

3.2 加工工藝、設(shè)備、模具

原料經(jīng)加熱到設(shè)定溫度的擠出機(jī)擠出，塑化成粘流狀的原料在擠出機(jī)的壓力下，經(jīng)加熱至設(shè)定溫度的模頭擠出管坯，再經(jīng)真空定徑套冷卻定徑，進(jìn)入真空噴淋箱、冷卻噴淋箱，冷卻定型的管材，經(jīng)自動(dòng)噴碼機(jī)噴碼打印產(chǎn)品標(biāo)識(shí)，在牽引機(jī)牽引力的作用下，經(jīng)盤圓纏繞機(jī)，按客戶要求定尺盤卷，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，包裝入庫。在生產(chǎn)中加熱溫度、擠出壓力、擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速等參數(shù)的控制，是直接影響到管材內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)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(biāo)難以保證。這就必須有嚴(yán)格的工藝制度，控制精密的溫度儀表，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的必要條件。

3.3 嚴(yán)格的質(zhì)量管理，先進(jìn)的檢測儀器，素質(zhì)較高的員工隊(duì)伍

原料入廠必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格按GB/T2828規(guī)定抽樣標(biāo)準(zhǔn)抽樣，認(rèn)真化驗(yàn)熔體流動(dòng)速率，揮發(fā)份，表觀密度，衛(wèi)生質(zhì)量等指標(biāo)。及時(shí)發(fā)現(xiàn)因工藝參數(shù)變化而影響產(chǎn)品質(zhì)量。做到產(chǎn)品捆捆打氣壓，捆捆測壁厚。

4 管材的等級(jí)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(yīng)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(qiáng)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(chǔ)存、運(yùn)輸與安裝

運(yùn)輸時(shí)應(yīng)杜絕管材劃傷，由于管材劃傷使實(shí)際有效使用壁厚減少，等于把管材的耐壓等級(jí)降低。

儲(chǔ)運(yùn)時(shí)應(yīng)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(yàn)，管材無包裝裸露暴曬60天后，95℃、環(huán)應(yīng)力3.5Mpa，1000小時(shí)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(shè)計(jì)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(shí)必須把氣體排干凈，防止形成氣錘或水錘，試水壓后，未及時(shí)使用，應(yīng)做好保溫或排凈試壓用水，嚴(yán)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(duì)目前的行業(yè)情況提出以下幾點(diǎn)建議

充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會(huì)的職能作用，建立嚴(yán)格的質(zhì)量約束機(jī)制，讓質(zhì)量過硬、生產(chǎn)技術(shù)含量高的企業(yè)成為市場的主流，才能進(jìn)一步提升行業(yè)的整體水平。

技監(jiān)部門不定期對(duì)市場上的管材進(jìn)行檢查，規(guī)范市場；根據(jù)目前正在制訂的PE-RT標(biāo)準(zhǔn)提供的信息來看，該標(biāo)準(zhǔn)將規(guī)定PE-RT管材中嚴(yán)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(shè)備模具廠家、原料廠家應(yīng)定期進(jìn)行技術(shù)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(yīng)監(jiān)督生產(chǎn)廠家，對(duì)造假廠家應(yīng)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(xué)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.