产品介绍
一，PVC管道的现状
我国聚氯乙烯管道的生产起步于上世纪50年代，但是80年代以前与国际(nian2 dai4 yi3 qian2 yu3 guo2 ji4)上先进水平相比，无论是标准体系，还是加工技术都有不小的差距。80年代以河И始引进国外先进技术，逐步建立起PVC-U管道系统的完整体系。在我国的各个塑料管道系统中聚氯乙烯管道系统，是最早形成规模生产和大量应用的。目前我国聚氯乙烯管道系统已经普及到建筑给水、建筑排水、裸へ给水、裸へ排水、扩套管、 农业用管等各个畛域，年用量估计在130万墩辏但与我国1300万吨的PVC树脂产能相比，仅为十分。(chan neng xiang bi _jin wei shi fen zhi yi _)因此，与国际水平相比还有很大的发展空间。
二，PVC-U管道的优势与不足
PVC-U品受到广泛的应用得益于(pin shou dao guang fan de ying yong de yi yu)它良好的机械性能，以及它的经济性和环保性。 在各种热塑性管道材料中，PVC的强度，价格最廉。PVC-U管材的短期强度高达50MPa，20°C、50年的(nian de)长期静液压强度不低于25MPa(MRS达到了25MPa)。而聚烯烃管材中，等级比较高的PEl00的MRS值仅为10MPa，PVC-U是它的2.5倍。
PVC产品在和其他材料的竞争中，被选用的另一个原因，是因为它最经济有效。大部分塑料(树脂)是以石油为原材料。因此树脂的价格依赖于石油的价格，特别是生产中消亨煲烯多的塑料品种(生产lkg聚乙烯需要(ju4 yi3 xi1 xu1 yao4)消耗lkg乙烯，而生产lkg聚氯乙烯需要消耗0．43kg乙烯)，随着石油价搞つ不断增长，其树脂价格也在相当长时期内维持在高位。而以煤为原材料的聚氯乙烯则较少受到石油价格高的影响，持续维持在较低价格，因而增强了竞争力。
PVC产品能够经久不衰的第三个原因，是因为它是一种环保型的产品。众所周知，制碱业是化学工业的基础，单就我国而言，每年的烧碱产量就有900万墩辏通过电解食盐制造烧碱的过程中会产生大量的氯气。氯气是一种有毒、有害、有刺激性气味的气体，如果不慎泄漏到大气中对空气、对环境、对周围的生物都会造成严重的危害。所以，必须把产生的氯气消化掉。而生产制造聚氯乙烯树脂则是大量消耗氯气的的方式。因而，从国家的宏观政策和大环保的角度而言，聚氯乙烯是国家着力发展和保护的环保型产品。 过去50年中，聚氯乙烯管道对于我国社会经济发展做出了积极贡献，发展成就是应该充分肯定的，但同时存在的差距和问题也是不容忽视的。
一方面不规范的施工，导致PVC-U压力管道在应用畛域出现了一系列工程事故，在不少用户的印象中PVC管就是容易碎的脆性管道。
另一方面，聚氯乙烯管道因为高模量、高强度和较低价格，一直是全世界应用量的塑料管道系统的事实，也掩盖了PVC-U低韧性的缺点。韧性不足即脆性大，抗冲击和抗开裂性能就差。在受到外界大力冲击时，就容易发生脆性破坏。在实际应用过程中，特别是在地质条件复杂的地区，坠落的石块、沟底的乱石都可能造成PVC-U管道的破损。
因此保持PVC-U管道原有的高强度、高模量的优良性能，改善其韧性不足的缺点，提高其抗冲性和抗开裂性，就成了PVC管道创新发展的课题，也是突破聚氯乙烯管道局限性的关键。
三、PVC管材性能改进方式
目前，国际上PVC管道技术创新的主要方向是：通过材料和加工工艺的技术创新制造出比传统PVC-U管道性能更好，兼有高强度和高韧度的管道系统。主要方式有以下三种：物理共混改性、化学共聚改性和双轴取向改性。
众所周知，由于PVC分子结构中含有高达5 6％的氯，分子间作用力大，分子链刚硬，抗开裂性、抗冲击性差，特别是低温下抗冲性能更差。因此，国内外无论是树脂生产商还是管道制造商，以及专业研究部门都做过大量的研究工作。其中，在硬制品生产方面，最成功的应属高抗(fang mian _zui cheng gong de ying shu gao kang)冲化学改性树脂的应用和通过物理改性生产的PVC-M管材。
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1、化学共聚改性
采用的改性剂是丙烯酸树脂。通过化学聚合的方式，把丙烯酸分子接枝到聚氯乙烯分子链上，进行共聚改性。目的是使丙烯酸弹性体的微粒分布得非常均匀，呈“超微粒子分散”形态。 这种方式因为生产厂家极少、价格较高，只有一两个厂家在使用。
2、物理共混(_wu4 li3 gong4 hun4)改性
由于国内尽管做过PVC树脂抗冲改性的研究，但至今没有抗冲改性的树脂问世。因此，要开发抗冲型管材只能通过采用通用树脂，经过物(_jing guo wu)理方法进行改性。要通过物理的方式改性生产PVC管材必须解决四个问题：、改性剂选则，第二、加工工艺，第三、标准设计，第四、测试与装备。
加入抗冲击改性剂改进PVC的基础配方。通过加入适当品种和份量的改性剂以及采用适当的加工工艺，可以使得改性后的PVC韧性有较大的提高，极大地降低了脆性开裂的可能性。通常应用的改性剂是氯化聚乙烯(CPE)或者丙烯酸树脂(acr)。
改性剂在PVC的母体内起橡胶一样的作用，使材料有良好的韧性，从而提高管材的韧度和减少对于切口的敏感性。其原理是，适度地降低材料的屈服强度，使得在可能引发开裂的危险点出现韧性变形，避免裂纹引发和增长。结果是有较高的安全性。同时由于韧性的提高，可以采用更低的设计系数达到节材之目的。这种改性的管材通常称为PVC-M或PVC-A。这种方式目前在世界范围内被广泛采用。
3、双轴取向改性
通过管材加工过程中的双向拉伸，使分子取向，达到大幅度提高强度的同时提高韧度。通常称为PVC-O或BO-PVC。 http://pu.wcoat.com
目前，企业已开发出“在线”生产方式，国内个别企业也在积极研发，预计不久的将来即能形成市场规模。
四、PVC-M的性能特点
在很多事例中，我们都可以看到：强度好的材料可能很脆。这一方面是因为材料本身不能很好的吸收和抵抗冲能，瞬间的冲击能远远大于材料所能承受的能力，导致材料屈服、直接断裂；另一方面，当材料有小的缺陷或缺口并受到冲击或外加应力时，就有可能在缺口形成高应力，从而导致不可预计的裂纹发展和最后破坏。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的PVC-M，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。
1、优异的抗冲性能
PVC-M在保持普通PVC-U管材的强度的同时，提高于管材的柔韧性。良好的韧性提高丁管材的抗冲击性能，能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。
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以dn200mm管材为例，在O°C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l0kg，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°C、20m快速冲击试验更具说服力。标准要求在22°C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(guan cai ze mei you zhe xiang)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
我国聚氯乙烯管道的生产起步于上世纪50年代，但是80年代以前与国际(nian2 dai4 yi3 qian2 yu3 guo2 ji4)上先进水平相比，无论是标准体系，还是加工技术都有不小的差距。80年代以河И始引进国外先进技术，逐步建立起PVC-U管道系统的完整体系。在我国的各个塑料管道系统中聚氯乙烯管道系统，是最早形成规模生产和大量应用的。目前我国聚氯乙烯管道系统已经普及到建筑给水、建筑排水、裸へ给水、裸へ排水、扩套管、 农业用管等各个畛域，年用量估计在130万墩辏但与我国1300万吨的PVC树脂产能相比，仅为十分。(chan neng xiang bi _jin wei shi fen zhi yi _)因此，与国际水平相比还有很大的发展空间。
二，PVC-U管道的优势与不足
PVC-U品受到广泛的应用得益于(pin shou dao guang fan de ying yong de yi yu)它良好的机械性能，以及它的经济性和环保性。 在各种热塑性管道材料中，PVC的强度，价格最廉。PVC-U管材的短期强度高达50MPa，20°C、50年的(nian de)长期静液压强度不低于25MPa(MRS达到了25MPa)。而聚烯烃管材中，等级比较高的PEl00的MRS值仅为10MPa，PVC-U是它的2.5倍。
PVC产品在和其他材料的竞争中，被选用的另一个原因，是因为它最经济有效。大部分塑料(树脂)是以石油为原材料。因此树脂的价格依赖于石油的价格，特别是生产中消亨煲烯多的塑料品种(生产lkg聚乙烯需要(ju4 yi3 xi1 xu1 yao4)消耗lkg乙烯，而生产lkg聚氯乙烯需要消耗0．43kg乙烯)，随着石油价搞つ不断增长，其树脂价格也在相当长时期内维持在高位。而以煤为原材料的聚氯乙烯则较少受到石油价格高的影响，持续维持在较低价格，因而增强了竞争力。
PVC产品能够经久不衰的第三个原因，是因为它是一种环保型的产品。众所周知，制碱业是化学工业的基础，单就我国而言，每年的烧碱产量就有900万墩辏通过电解食盐制造烧碱的过程中会产生大量的氯气。氯气是一种有毒、有害、有刺激性气味的气体，如果不慎泄漏到大气中对空气、对环境、对周围的生物都会造成严重的危害。所以，必须把产生的氯气消化掉。而生产制造聚氯乙烯树脂则是大量消耗氯气的的方式。因而，从国家的宏观政策和大环保的角度而言，聚氯乙烯是国家着力发展和保护的环保型产品。 过去50年中，聚氯乙烯管道对于我国社会经济发展做出了积极贡献，发展成就是应该充分肯定的，但同时存在的差距和问题也是不容忽视的。
一方面不规范的施工，导致PVC-U压力管道在应用畛域出现了一系列工程事故，在不少用户的印象中PVC管就是容易碎的脆性管道。
另一方面，聚氯乙烯管道因为高模量、高强度和较低价格，一直是全世界应用量的塑料管道系统的事实，也掩盖了PVC-U低韧性的缺点。韧性不足即脆性大，抗冲击和抗开裂性能就差。在受到外界大力冲击时，就容易发生脆性破坏。在实际应用过程中，特别是在地质条件复杂的地区，坠落的石块、沟底的乱石都可能造成PVC-U管道的破损。
因此保持PVC-U管道原有的高强度、高模量的优良性能，改善其韧性不足的缺点，提高其抗冲性和抗开裂性，就成了PVC管道创新发展的课题，也是突破聚氯乙烯管道局限性的关键。
三、PVC管材性能改进方式
目前，国际上PVC管道技术创新的主要方向是：通过材料和加工工艺的技术创新制造出比传统PVC-U管道性能更好，兼有高强度和高韧度的管道系统。主要方式有以下三种：物理共混改性、化学共聚改性和双轴取向改性。
众所周知，由于PVC分子结构中含有高达5 6％的氯，分子间作用力大，分子链刚硬，抗开裂性、抗冲击性差，特别是低温下抗冲性能更差。因此，国内外无论是树脂生产商还是管道制造商，以及专业研究部门都做过大量的研究工作。其中，在硬制品生产方面，最成功的应属高抗(fang mian _zui cheng gong de ying shu gao kang)冲化学改性树脂的应用和通过物理改性生产的PVC-M管材。
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1、化学共聚改性
采用的改性剂是丙烯酸树脂。通过化学聚合的方式，把丙烯酸分子接枝到聚氯乙烯分子链上，进行共聚改性。目的是使丙烯酸弹性体的微粒分布得非常均匀，呈“超微粒子分散”形态。 这种方式因为生产厂家极少、价格较高，只有一两个厂家在使用。
2、物理共混(_wu4 li3 gong4 hun4)改性
由于国内尽管做过PVC树脂抗冲改性的研究，但至今没有抗冲改性的树脂问世。因此，要开发抗冲型管材只能通过采用通用树脂，经过物(_jing guo wu)理方法进行改性。要通过物理的方式改性生产PVC管材必须解决四个问题：、改性剂选则，第二、加工工艺，第三、标准设计，第四、测试与装备。
加入抗冲击改性剂改进PVC的基础配方。通过加入适当品种和份量的改性剂以及采用适当的加工工艺，可以使得改性后的PVC韧性有较大的提高，极大地降低了脆性开裂的可能性。通常应用的改性剂是氯化聚乙烯(CPE)或者丙烯酸树脂(acr)。
改性剂在PVC的母体内起橡胶一样的作用，使材料有良好的韧性，从而提高管材的韧度和减少对于切口的敏感性。其原理是，适度地降低材料的屈服强度，使得在可能引发开裂的危险点出现韧性变形，避免裂纹引发和增长。结果是有较高的安全性。同时由于韧性的提高，可以采用更低的设计系数达到节材之目的。这种改性的管材通常称为PVC-M或PVC-A。这种方式目前在世界范围内被广泛采用。
3、双轴取向改性
通过管材加工过程中的双向拉伸，使分子取向，达到大幅度提高强度的同时提高韧度。通常称为PVC-O或BO-PVC。 http://pu.wcoat.com
目前，企业已开发出“在线”生产方式，国内个别企业也在积极研发，预计不久的将来即能形成市场规模。
四、PVC-M的性能特点
在很多事例中，我们都可以看到：强度好的材料可能很脆。这一方面是因为材料本身不能很好的吸收和抵抗冲能，瞬间的冲击能远远大于材料所能承受的能力，导致材料屈服、直接断裂；另一方面，当材料有小的缺陷或缺口并受到冲击或外加应力时，就有可能在缺口形成高应力，从而导致不可预计的裂纹发展和最后破坏。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的PVC-M，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。
1、优异的抗冲性能
PVC-M在保持普通PVC-U管材的强度的同时，提高于管材的柔韧性。良好的韧性提高丁管材的抗冲击性能，能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。
http://pu.wcoat.com
以dn200mm管材为例，在O°C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l0kg，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°C、20m快速冲击试验更具说服力。标准要求在22°C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(guan cai ze mei you zhe xiang)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
