PE压力管由于其质量轻、耐腐蚀、节约能源、可以制成大口径的薄壁管等优点,正越来越受到重视,可用来取代金属管,其质量可靠、运行安全、维护方便、费用经济,被用于饮用洁净水和燃气的输送。

近年来,国内外给水和燃气输送用高密度聚乙烯(HDPE)管材管件发展很快,主要是在材料性能上取得重大的进步。采用双峰技术生产PE100管材料是第三代压力管以其更高的承压能力(PE100管材连续50年所能承受的最大环向应力值为10MPa)、更薄的管壁(在同样的承压下,PE100比PE80管壁厚度减少33%,输送截面积增加16%,输送能力增加35%)和更强的耐候性,在世界上得到了越来越广泛的应用,见图6-2

根据欧洲共同体EN12201、NF114、EN13244标准和中国国家GB/T13663-2000标准,PE压力输水、输气塑料管的技术要求见表6-5

根据压力输水、输气塑料管技术规格,配制国家规定PE压力输水、输气管黑色母要求如下。

①PE压力管一般选用黑色,这是因为炭黑除了着色外,还是一个价廉物美的紫外线吸收剂,60大量科学研究数据证明:具有一定粒径的炭黑在聚合物中添加量为2.6%并均匀分散在聚合物中时,聚合物寿命可达50年以上。

大部分有关压力管应用的国家和国际工业标准都承认炭黑颗粒大小对紫外稳定性至关重要。20因此,这些标准(例如BS6730、NFT54-072、ISO/FDIS8779)规定,炭黑的颗粒大小应小于25nm,见图6-3

②由于选择炭黑粒径较小,同时由于在聚合物中其加入量比较高,如果炭黑分散不好,除了形成不光滑外,存在于管壁内的未分散炭黑附聚体可能导致压力管道出现过早变坏现象。在压力管道上过早出现老化裂纹无疑也是一个重大的安全风险。无论从外观还是从液体流动性能方面说,管道内外壁的表面光滑度都是一项重要的性能指标。大部分有关压力管应用的国家和国际工业标准都认同这一重要性,并规定炭黑微观分散程度等级应≤3(ISO11420以及FDIS18553),见图6-4。

③炭黑由于其比表面积大,因此在空气中极易吸水。加入聚合物中,炭黑因其表面处理不好会吸水,导致黑色母在空气中吸水,在挤出管材时,表面会产生毛糙,而严重影响管材的焊接强度。应选择吸湿率低的炭黑来满足要求。

④耐压输水管主要用于输送饮用水,对于制造饮用水压力管的专用混料,有极为严格的要求。这些对压力管的要求是按照业界对那些能够影响饮用水的口感和气味(即所谓的“感官性”特性)的要求来确定的。有关管理机构已按这些感官性要求确定炭黑要求为低硫含量、低灰分和低甲苯萃取物。P型炭黑能够满足上述要求,详见表6-6。

表6-6  P型炭黑的技术指标

⑤由于PE压力管道的特殊要求,在色母树脂载体的选择上还必须考虑管材机械强度和韧性的指标,满足管材挤出对熔融指数的要求,即原料的分子量、结晶度、分子量的分布和短支链的支化度。因此,必须以不降低产品的上述指标为原则来选择制造母料的基础树脂,应选用熔融指数高的高密度聚乙烯为载体。

⑥采用国际标准ISO4427、国标GB/T18252-2000《塑料管道系统用外推法对热塑性塑料管材长期静液压强度的测定》,进行长期耐压10000h测试,以外推法证明管材可使用寿长达50年,因此PE压力管色母不能为了提高炭黑的分散性而加入低分子的分散剂。这样的母料的生产对混合设备的分散性提出了非常高的要求。而目前国产双螺杆配混料挤出机在生产黑母料时,为了保证分散性,常常需要加入大量的低分子润滑剂。

⑦为了达到炭黑的分散要求,设备剪切力强,产生大量摩擦热,加入适当的抗氧剂是必要的

⑧由博禄、巴塞尔等6个成员成立PE100+高质量保证协会,为了区别于其它单位,特选择了黄色、橙色和蓝色管道色,其中黄色为颜料黄180加少量钛白粉配制,橙色为颜料橙64加少量钛白粉配制,蓝色为颜料蓝15:3和钛白粉配制,当然在树脂中需加入老化稳定体系以保证压力管道50年使用期

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