摘要：三型聚丙烯管具有节能，耐腐蚀，不结垢、卫生，无毒，耐热、耐压，使用寿命长，质轻高强，流体阻力小等优点，是替代镀锌钢管的新一代产品。介绍pp－r管的特点，原料生产工艺，国内现状、施工方法、项目投资估算及市场前景分析。

关键词：塑料管道 无规聚丙烯 化学建材

 

1　前　言

　　80年代以前，我国的住宅及公共建筑的上水管基本上是镀锌钢管，由于受材质自身的局限，镀锌钢管存在使用寿命短、易造成水质二次污染等缺点。为了保障人们日常饮用水的质量，我国部分地区，如上海、浙江、河北、江苏等省市已先后提出淘汰镀锌钢管，用高质量的塑料管代替。目前，在我国已相继开发了pvc管、pe管、铝塑复合管、玻璃钢管、钢塑复合管和pp－r管等一批塑料管材，并取得了一定的市场占有率。
　　pp－r管是欧洲90年代开发的，以新型无规聚丙烯为原料，经挤出成型制作的塑料管材。由于其优越的性能，正日益受到人们的青睐。

2　pp－r管的主要性能

　　聚丙烯管分为均聚聚丙烯（pp－h）、嵌段共聚聚丙烯（pp－b）和无规聚丙烯（pp－r）3种。pp－h、pp－b、pp－r管材的刚度依次递减，而抗冲击强度则依次增加。给水用聚丙烯管是用特殊的pp－r制成。pp－r管作为一种新型的管材，具有以下性能特点：
2．1　节能
　　pp－r管的生产能耗仅为钢管的20％，并且其导热系数低［0．2w／（m^.k）］，也仅为钢管的1／200，应用于热水系统将大大减少热量损失。
2．2　耐腐蚀、不结垢、卫生、无毒
　　使用pp－r管可免去使用镀锌钢管所造成的内壁结垢、生锈而引起的水质“二次污染”。由于pp－r组份单纯，基本成份为碳和氢，符合食品卫生规定，无毒，更适合于饮用水输送。
2．3　耐热、耐压、使用寿命长
　　pp－r管的长期使用温度达95℃，短期使用温度可达120℃。在使用温度为70℃，工作压力为1．2mpa条件下，长期连续使用，寿命可达50年以上。
2．4　轻质高强、流体阻力小
　　pp－r管密度仅为金属管的1／8，耐压力试验强度高达5mpa，且韧性好、耐冲击。由于内壁光滑、不生锈、不结垢，流体阻力小。
　　pp－r管的主要技术指标如下：
　　密度　　0．9g／cm³
　　弹性模量（20℃）　　800mpa
　　热膨胀系数　　1．8×10^－4／k
　　导热系数　　0．2w／（m^.k）
　　纵向收缩率　　2％
　　冲击试验　　破损率≤10％
　　液压试验
　　短期　　1h，环应力16mpa无渗漏
　　长期　　95℃，1000h，环应力3．5mpa无渗漏
　　表1为几种材质管材性能比较。

表1　各种材质管材性能比较

材　质 镀锌钢材 pvc pex 铝塑 pp－r 有无结垢、生锈 有 无 无 无 无 卫生程度 差 有cl、cr、pb离子 好 好 好 保温性 差 好 差 好 好 耐温性 耐温 不耐温 耐温 不耐温 耐温 耐压程度 高 低 较高 较高 较高 线膨胀性 一致 一致 一致 不一致 一致 连接方式 受压 粘接 受压 受压 热熔 废品的回收利用 可以 可以 不能 困难 可以3　pp－r管的生产原料及生产工艺

3．1　原料及性能
　　pp－r管对原料的要求较高，目前国内以进口原料为主。国外原料厂商常有多种颜色的pp－r供管材厂选择。如北欧化工公司（borealis）和奥地利pcd公司生产的pp－r原料有米色、淡蓝、深蓝、奶白等多种颜色。在德国和意大利，管材生产厂选用不同的颜色来作为标识，以区别管材的用途。如蓝色用于冷水管，米色、灰色用于热水管，棕红色用于地板采暖管等。
　　pp－r原料的进口价格根据生产公司的不同，在1400～1800美元／t。目前，国内也已开始生产pp－r树脂，但由于生产时间较短，其长期使用性能有待检验，市场售价约12500元／t。原料性能指标见表2。

表2　pp－r原料的主要性能指标

项　　目 测试方法 结　　果 熔体指数（g／10min） iso1133 0．35 密度（g／cm³） iso／r1183 0．895 着火点（℃） astmd1929／68 330 软化范围（℃） 　 140～150 弯曲强度（mpa） iso／r527 21 抗拉强度（mpa） iso／r527 40 断裂伸长率（％） iso／r527 800 刻痕硬度（mpa） iso2039 40 弹性模量（mpa） iso178 800 剪切弹性模量（mpa）（20℃） iso537 370 抗冲击（kj／m²）（常温） iso179 无断裂 冲击强度（kj／m²）（常温） iso179 25 线膨胀系数（1／k） vde0304 1．5×10^－4 导热系数（20℃）［w／（m^.k）］ din52612 0．2
3．2　生产工艺
　　pp－r管的生产工艺为挤出成型工艺，首先加料斗内的pp－r原料靠自重进入挤出机，在挤出机料筒内经加热挤压混合，充分塑化后从挤出机口模挤出，进入定型台，定型后的管材经牵引机，通过定长测定，由切割机切断，管材经检验合格后入库。相应的管件采用注射成型方法生产。
　　管材生产工艺流程：
　　pp－r原料→真空吸送上料→料斗贮存→进料→挤压成型→冷却定型→牵引→切割→检验→入库
　　管件生产工艺流程：
　　pp－r原料→输送上料→料斗贮存→进料→加热熔融→挤压注塑→冷却定型→开模→检验→入库
3．3　生产工艺参数
　　管材挤出参数：
　　（1）螺杆转速　　5～38r／min
　　（2）机筒温度分布
　　1～2区　　180～190℃
　　3～4区　　200～210℃
　　模具温度　　200℃
　　牵引速度　　2～20m／min
　　管件注射参数：
　　（1）机筒温度分布
　　机筒后部　　160～170℃
　　机筒中部　　200～230℃
　　机筒前部　　180～200℃
　　（2）喷嘴　　170～190℃
　　（3）模具　　40～80℃
　　pp－r管生产过程中产生的残次品，经破碎后可再次加以利用，这就提高了原料的利用率，并可降低生产成本，提高经济效益。

4　国内生产现状及项目投资估算

　　上海建筑材料厂在国内最早生产pp－r管，其生产设备和技术均从国外引进。目前，国内pp－r管的生产企业有6家，共9条生产线，年生产能力为5500t。由于市场销势较好，还有许多企业对该生产项目表现出浓厚的兴趣。
　　目前，国内投资1条以引进设备为主的年产1000tpp－r管生产线（管材880t，管件120t），根据国内引进欧洲某公司的设备成交价投资估算见表4。

表3　投资经济估算

原　料 单位 用量 备　注 pp－r树脂 t／年 1010 　 设备装机容量 kw ～400 　 劳动定员 人 ～70 　 总投资估算 万元 ～2000 含外汇50万美元 年利润 万元 ～1800 　 投资回收期（税后） 年 2．5 含1年建设期
　　目前，用国产设备也能生产pp－r管，但存在以下缺点，由于pp－r管生产过程中对管壁控制要求较高，国产设备厚度控制达不到引进设备的水平，挤出机的产量也较低，产品的外管质量逊色一些。

5　pp－r管的施工及应用

　　传统的镀锌钢管采用受压连接，pvc管和pe管以承插粘接方式连接，铝塑复合管和pex管采用铜质管件以受压连接(小口径pex管也可以采用热熔连接)。而pp－r管系统则采用同样材质的管件，其价格低于铜质管件，管件与管材线膨胀系数一致，安装时将热熔机加热熔化后插接，操作简单方便，质量可靠，一般连接1个节点只需几秒钟。
　　由于pp－r管的优越性能，因此，可广泛应用于饮用水系统、纯净水系统、冷热水系统，石油、化工中的液体输送，食品工业中的牛奶、饮料、果酱、酒类等输送及相关工业领域。
　　在热水输送领域，pp－r管已经可以和pex管相媲美，而其加工要比pex管容易，pp－r管可做得的口径更大，达110mm的管子，比pex管和铝塑复合管要优越。
　　pex管内层的交联聚乙烯含有交联剂（硅烷或过氧化物），而pp－r管则符合食品卫生规定。目前，国内pp－r管主要用于纯净水和热水系统，如上海市的纯净水系统就使用了相当数量的pp－r管。该产品的市场售价约为48000元/t。

6　结束语

　　pp－r管作为一种绿色环保型管材，其优越的综合性能，完全能满足现代人高质量的生活需求。pp－r管生产技术虽然在我国属于起步发展阶段，但随着人们对pp－r管这一新产品的认识不断加深，我们认为，pp－r管必将在我国的管材市场中大放异彩。