改性PVC管道的详细分析

2020-02-13 16:05:30      点击:
一、术语名称

1、PVC-M是改性聚氯乙烯管,PVC类管材产品的改性产品——PVC-M管的抗震性能与PVC-U相比,有过之而无不及。

2、PVC-O,中文名双轴取向聚氯乙烯,是PVC管的最新进化形式,通过特殊的取向加工工艺制造的管材,将采用挤出方法生产的PVC-U管材进行轴向拉伸和径向拉伸,使管材中的PVC长链分子在双轴向规整排列,获得高强度、高韧性、高抗冲、抗疲劳的新型PVC管材。

二、产品简介

2.1、PVC-M改性聚氯乙烯管:抗冲改性聚氯乙烯(PVC-M)管是在PVC-U材料的基础上加入适当的改性剂,以共混改性的方式生产而成的,可以在不降低强度或稍降低强度的前提下显著地提高韧度,使材料具有优异的抗冲性、抗开裂性。饮水用PVC-M管材符合CJ/T272—2008《给水用抗冲改性聚氯乙烯(PVC-M)管材及管件》的要求。

2.1.1、PVC-M优势:

1、优异的抗冲性能

PVC-M管材的柔韧性得到了大幅度增强,而良好的韧性提高了管材的抗冲击性能,从而有效抵抗安装和运输过程对管材的外力冲击,提高了管材抗外力破坏能力。

以dn200mm管材为例,在0℃下的落锤冲击试验,PVC-U管材和PVC-M的冲击高度均为2米,但PVC-M的冲锤质量为10kg,PVC-U的冲锤质量仅为2kg。显然PVC-M承受的冲击能量远远高于PVC-U管材,说明PVC-M的韧性远高于普通PVC-U管材。

PVC-M管材22℃、20m快速冲击试验更具说服力。标准要求在22℃下进行试验,落锤质量为3~30kg(以dn200mm为例,冲锤质量达20kg),冲击高度为20m,试验要求所有试样不发生脆性破坏为合格,而PVC-U管材则没有这项要求。经过系统的对比测试发现: PVC-M管材受冲击后均为韧性破坏,在管材外壁上冲出一个小坑,管材本体并未受到损害;但在同样条件下做试验,PVC-U管材受冲击后则发生碎裂。

虽然在塑料管道施工技术规程中严禁对管材进行抛、摔、滚、拖,但管材在实际装卸运输以及安装过程中难免受到外力撞击, PVC-M则能有效地抵抗外力冲击保证管道安全。

2、优异的抗开裂性能和耐点载荷的能力

在实际中管材难免受到损伤,或者因为铺设不好产生应力集中,抗开裂性能差的管材就容易导致管道渗漏、破裂,并会因为裂纹扩展而发生脆性破坏。经验证明过去PVC-U管道的多数事故是“低应力脆断”,也就是抗应力开裂性能差。



2.2、PVC-O,中文名双轴取向聚氯乙烯,是PVC管的最新进化形式,通过特殊的取向加工工艺制造的管材,将采用挤出方法生产的PVC-U管材进行轴向拉伸和径向拉伸,使管材中的PVC长链分子在双轴向规整排列,获得高强度、高韧性、高抗冲、抗疲劳的新型PVC管材。

2.2.1、生产原理及理论

1、高分子材料的拉伸取向机理

高分子材料的拉伸取向过程是材料在玻璃化温度与熔融温度之间(一般在软化点附近)的温度条件下,在外力的作用下,分子从无序排列向有序排列的过程。高分子分子链由于实现了有序排列,材料由各向同性转变为各向异性,即材料沿分子取向方向的强度大大增加,而垂直于拉伸方向的强度大大减小,也就是说,材料通过拉伸取向,将垂直于拉伸方向的强度叠加到沿分子取向方向的强度上。双轴拉伸是材料通过双向拉伸,将垂直于双向拉伸这个拉伸面的强度叠加到拉伸面方向的强度上,由此增加了材料拉伸面方向的强度。高分子材料的拉伸取向厂定要在玻璃化温度与熔融温度之间进行,如果低于玻璃化温度,分子链处于被冻结状态,在这个温度条件下进行拉伸,只会造成材料受强迫拉伸而破坏。如果高于熔融温度,分子链能自由运动,受拉伸的分子链不能实现取向作用。只有在玻璃化温度与熔融温度之间,最好在材料软化点附近,才能实现和保持最有效的分子取向。

2、比率和拉伸速率

拉伸取向,用通俗的话来讲,就是将卷曲的分子链拉直并沿拉伸的方向排列。适当增加拉伸比率,则分子取向程度加大,材料的强度也同时加大。但过分加大拉伸比率会导致材料的破坏,用通俗的话来讲,就是材料的分子链被拉断,材料受到了破坏。另外,如果拉伸温度偏高,拉伸速率过低,分子链在拉伸的过程中会产生松弛,即分子链在拉伸的过程中有足够的时间和能力回复到原来的卷曲状态,使取向程度降低。因此,要获得较为理想的取向度,应当制定合理的拉伸温度和较快的拉伸速率,并及时将拉伸后材料的温度降低到玻璃化温度以下。

3、PVC-U管材的双轴拉伸

PVC属于非结晶型的无定型塑料,由于分子中的氯具有较大的极性,因此呈刚性,玻璃化温度较高,没有明确的熔点。这种性能的管材,与其他结晶型的聚烯烃管材相比,较适合于进行双轴拉伸取向。PVC管材在成型过程中很容易进行单轴拉伸取向。 PVC管材在成型过程中很容易进行单轴拉伸取向,即轴向拉伸取向,只要增加管材牵引和挤出的速比即可实现这种取向。但这种轴向拉伸取向对管材的性能来讲是毫无意义的,因为它虽然通过拉伸取向增加了管材取向的强度,但却降低了管材径向(即环向)的强度,这对于塑料管材,尤其是给水管材来说,是十分有害的,因为它会大大降低管材的液压爆破强度,这也是管材的质量标准中要规定管材的纵向回缩率一定要小于等于5%的原因。 理想的拉伸取向应当是双向的,即双轴拉伸取向,通过双轴拉伸取向,既增加了管材的轴向强度,同时也增加了管材的径向(即环向)强度。也就是说,通过双轴拉伸取向,提高了管材的整体性能。在管材材料强度大大增加、管材原有液压爆破强度基础上,通过降低壁厚的方法节省原料,降低产品的成本。


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