三型聚丙烯管（PP－R管）的应用前景分析
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。
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。
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3。
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。
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