王文治

(顧地科技股份有限公司，鄂州，436000)

在五大通用熱塑性合成樹脂中,聚氯乙烯(PVC)最有個(gè)性。它的剛性優(yōu)于聚乙烯(PE),韌性優(yōu)于均聚聚丙烯(PP),剛?cè)岵?jì)；它透明而不脆,與聚苯乙烯截然不同；它離火自熄，獨(dú)一無二。更加奇特的是，它的加工過程，竟然被披上熱固性樹脂的外衣——凝膠化。

優(yōu)良、突出的使用性能，使其用量?jī)H次于PE,與PP,尤其在建材等領(lǐng)域，應(yīng)用更為廣泛；獨(dú)特的加工性能，要求我們不單要嚴(yán)格現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，做出優(yōu)良的產(chǎn)品，而且要進(jìn)一步探索、掌控PVC的凝膠化過程，研發(fā)出新的加工技術(shù)和新的產(chǎn)品，進(jìn)一步提升PVC制品的使用性能，開拓PVC新的應(yīng)用領(lǐng)域。

1 PVC是化學(xué)建材的大哥大

化學(xué)建材是熱塑性塑料的第二大應(yīng)用領(lǐng)域(第一大應(yīng)用領(lǐng)域是包裝材料,包裝材料有不少為一次性使用,所以用量很大)?；瘜W(xué)建材包括塑料型材、塑料管材和土工材料三大類。在塑料型材中,PVC獨(dú)一無二，在常溫塑料壓力管道中,PVC獨(dú)占鰲頭。在歐、美各國(guó),PVC管道至今仍然在給水管道中占有最大的地盤[1-3]。從2014年到2019年，美國(guó)管道市場(chǎng)的需求每年增長(zhǎng)6.7%,其中塑料管材的增長(zhǎng)速率快于其他管材，PVC管材占塑料管材總需求量的66%,PE-HD占27%,PVC給水管則占PVC管材總用量的35%。

為什么PVC管道這么牛呢，告訴您，PVC-U是二百五！

1.1 PVC-U 250

都知道PE 100做給水管很好吧,那到底PE 100是什么貨色？PE 100中的100,稱為管材”材料的壓力等級(jí)”,按照這種分級(jí)，PVC-U給水管材的等級(jí)是250。

PE-HD用作給水管道，最初是PE 63,稱為第一代，通過不斷改進(jìn)、提升，經(jīng)歷了第二代的PE 80,好不容易才奮斗到今天的第三代PE 100。而PVC-U一登臺(tái)，就是PVC-U 250,是PE 100的2.5倍，厲害啊！這是因?yàn)镻VC-U的抗蠕變性比PE好得多。感興趣吧？那就再羅唆幾句。請(qǐng)看公式（1）。

σs稱為設(shè)計(jì)應(yīng)力，就是規(guī)定使用條件下，內(nèi)壓(水壓)引起的管壁的環(huán)向應(yīng)力。

注：公式中各述語的規(guī)范表述請(qǐng)看 GB/T 19278—2003[熱塑性塑料管材、管件及閥門 通用術(shù)語及其定義]

MRS稱為最小要求強(qiáng)度,大意是,在20℃的使用條件下,管材使用50年所能承受的平均強(qiáng)度或預(yù)測(cè)平均強(qiáng)度，概率為97.5%,單位為MPa。

C稱為總體使用(設(shè)計(jì))系數(shù)，就是考慮到安裝、使用等因素的影響,選用的一個(gè)保險(xiǎn)系數(shù)，其數(shù)值大于1。(怎么選用，請(qǐng)看 GB/T 18475—2001[熱塑性塑料管材和管件用材料分級(jí)和命名 總體使用(設(shè)計(jì))系數(shù)] )

明白了吧？MRS是評(píng)價(jià)熱塑性塑料壓力管道材料長(zhǎng)期耐壓性能的最根本、最重要的參數(shù)，MRS后面加個(gè)零,就是前面所說的材料(壓力)等級(jí)。

由于PVC的MRS比PE100高，因此，同樣的公稱壓力，同樣的管徑，PVC的管壁比PE100薄，見表1。

表1 壁厚對(duì)比Tab.1 Comparison of wall thickness of tubes in different materials 公稱壓力0.8 MPa

1.2 不是所有的PVC-U都是250

聊到這里，您可能會(huì)說,別忽悠了，五十年所能承受的平均強(qiáng)度，誰信啊！

要知道，不是所有的PVC-U都是250的,那是要通過大量的水壓試驗(yàn)去驗(yàn)證的。這種試驗(yàn)的原理稱為時(shí)-溫等效,就是通過升高試驗(yàn)溫度縮短試驗(yàn)時(shí)間,取得了足夠多的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行計(jì)算、外推，得到50年的預(yù)測(cè)平均強(qiáng)度。但也要連續(xù)做一年多的水壓試驗(yàn)哦。

這個(gè)試驗(yàn)方法就是GB/T 18252—2008[塑料管道系統(tǒng) 用外推法確定熱塑性塑料材料以管材型式的長(zhǎng)期靜液壓強(qiáng)度] ,方法的要點(diǎn)如下：

A.至少兩個(gè)以上的試驗(yàn)溫度，每對(duì)相臨的溫度至少應(yīng)相差10℃。

B.對(duì)每個(gè)溫度，應(yīng)至少5個(gè)規(guī)則分布的試驗(yàn)壓力，得到至少30個(gè)觀察值。

C.每個(gè)壓力水平，至少有4個(gè)觀察值在7000 h以上，至少有1個(gè)觀察值在9000 h以上。

D.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出一組壓力隨時(shí)間衰減的曲線，并外推。

E.20℃的試驗(yàn)曲線外推至50年所對(duì)應(yīng)的壓力就是MRS。

圖1 PVC-U 250的預(yù)測(cè)強(qiáng)度參考曲線Fig.1 Reference curves of the predicted strength of PVC-U 250

PVC-U 250的預(yù)測(cè)強(qiáng)度參考曲線見圖1。(引自ISO 1452-1:2009,Plastics piping systems for water supply and for buried and above-ground drainage and sewerage under pressure—Unplasticized poly(vinyl chloride)(PVC-U)Part 1:General

PVC是一種很好的材料，但由于認(rèn)識(shí)上的一些誤區(qū)，被有意、無意地污名化，還由于因無知而無畏，因無畏而粗制濫造,使得近年來，我國(guó)PVC制品的用量明顯下滑。PVC門窗型材步入不景氣，PVC給水管幾乎無人問津,這些現(xiàn)象，難道還不應(yīng)該引起我們的警醒！

PVC行業(yè)的發(fā)展，不僅影響到PVC的從業(yè)者能否步入小康，更是關(guān)系到資源能否得到合理使用！

因此，要呵護(hù)PVC！