冷热水用聚丁烯管道料性能对比研究

冷热水用聚丁烯管道料性能对比研究

李垚萱 1 展新磊 2

1 新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院 新疆 乌鲁木齐 830000

2 乌苏市质量与计量检测所 新疆 乌苏 833000

摘要：近年来岁聚丁烯PB管道的研究开发越来越成熟，PB材料有着相当出色的特性，本文详细介绍了PB的特性和应用领域，并针对冷热水用聚丁烯材料中使用率较高的均聚聚丁烯PB-H和无规共聚聚丁烯PB-R的性能进行的测试和分析比较，希望为以后聚丁烯管道材料的应用提供一定的参考。

关键词：冷热用水管道；聚丁烯PB；均聚聚丁烯PB-H; 无规共聚聚丁烯PB-R;性能对比

前言

当前我国塑料管材的研究和制造正在飞速发展，新型的塑料管材相对于传统的金属管道有着极其优越的特性，随着塑料制管技术的提升和生产生活对管道高质量的要求，塑料管道的使用量也逐渐增多，国家也逐渐标准化塑料管材的性能和质量。

一、聚丁烯PB管道的特性及应用领域

1.1聚丁烯PB管道的特性

PB管无毒无味，耐腐蚀、质量轻，抗压性强、使用寿命长，在高温和寒冷条件下也有较好的韧性。PB管道光滑，通流量较大，PB管道可通过热熔方式连接形成，连接处不会出现渗漏的情况，管道接口处受外界温度和重力影响较小。聚丁烯材料稳定不易于混凝土产生粘连，暗埋的PB管出现损坏时可直接替换，维修过程简单。

1.2聚丁烯PB管道的应用领域

根据聚乙烯PB管道的特性分析PB管道的应用范围较广，由于其较好的韧性和耐热抗冷的特点，聚乙烯PB管道完全满足日常生活中冷热水系统的需求，另外也是高温散热器、热水地面辐射供暖系统和表面辐射制冷系统的最佳选择。虽然聚乙烯PB管道非常适用于建筑给水系统，但聚乙烯材料价格较高，一般只用在建筑的供暖系统或工程要求的项目中。

1. 冷热水用聚丁烯管道料性能分析

2.1实验资料

聚丁烯PB管道材料包含有均聚聚丁烯PB-H和无规共聚聚丁烯PB-R，其中PB-H多用于热水管道系统，PB-R较多用于冷水管道系统，现选取不同颜色三种PB材料进行性能对比：PBH-1(白色），PBH-3(灰色），PBR-11(棕色）

2.2实验方向和方法

2.2.1溶体质量流动速率测试

PBH-1，PBH-3，PBR-11分别取三个试样，测试温度设置为190℃，载荷质量为5KG,根据GB/T3682.1-2018进行检测，材料溶体质量流动速率分别为所取试样测试结果的平均值。

2.2.2密度测试

PBH-1，PBH-3，PBR-11分别取三个试样，测试温度设置为190℃，载荷质量为2.16KG,根据GB/T 1033.1-2008进行检测，材料密度分别为所取试样测试结果的平均值。

2.2.3透光率测试

PBH-1，PBH-3，PBR-11分别取三个2mm压塑试样，根据标准GB/T 21300-2007,运用EEL 57D 透射仪进行检测，透光率分别为所取试样测试结果的平均值。

2.2.4灰分测试

PBH-1，PBH-3，PBR-11分别取三个质量均为10g的试样,测试温度设置为600℃，根据标准GB/T 9345.1-2008进行检测，灰分分别为所取试样测试结果的平均值。

2.2.5氧化诱导时间测试

PBH-1，PBH-3，PBR-11分别取三个试样，测试温度设置为210℃和220℃，根据GB/T 19466.6-2009进行检测，氧化诱导时间分别为所取试样测试结果的平均值。

2.2.6抗拉强度测试

PBH-1，PBH-3，PBR-11分别取三个2mm压塑1B型试样，根据标准GB/T 1040.2-2006，两组采用50mm/min和500mm/min的速度进行拉伸测试，一组采用1mm/min的速度进行拉伸弹性模量测试。

2.2.7纵向回缩率测试

PBH-1，PBH-3，PBR-11分别取三个试样，测试温度设置为110℃，根据标准GB/T 6671-2001检测，检测时间30min,纵向回缩率分别为所取试样测试结果的平均值。

2.2.8熔融温度测试

对PBH-1，PBH-3，PBR-11三种材料样品采用差示扫描量热法测定熔融温度，选取10℃ /min为升降温速率值。

2.2.9静液压强度测试

PBH-1(白色），PBH-3(灰色），PBR-11(棕色）分别取三个试样，测试温度设置为95℃，载荷压力为1.39MPa, 根据标准GB/T 19473.2-2004分别进行22小时、165小时、1000小时的承压测试。

2.3结果与讨论

2.3.1冷热水用聚乙烯PB基本性能结果

根据对PBH-1(白色），PBH-3(灰色），PBR-11(棕色）三种材料进行密度、MFR、灰分、透光率、氧化诱导时间测试，试验结果总结如下表1：

PBH-1(白色），PBH-3(灰色），PBR-11(棕色）三种材料抗拉强度和纵向回缩率测试结果如下表2：

PBH-1(白色），PBH-3(灰色），PBR-11(棕色）三种材料熔融温度测试结果如下表3：

PBH-1(白色），PBH-3(灰色），PBR-11(棕色）三种材料静液压强度测试结果如下表4：

2.3.2冷热水用聚乙烯PB 材料性能分析讨论

根据对PBH-1、PBH-3、PBR-11三种材料基本性能的测试发现，首先种材料的密度相差不大，其中PBR的数值相对较高一点，这也是由于原材料的成分所决定的，相应的三种材料的熔体质量流动速率也是如此。其次对其灰分和透光率进行了测试，灰分与管材加工中添加剂成分和含量有着密切联系，透光率更是直接影响着管道使用过程的安全，透光率越小越能保证疏水管道内的水质。根据测试结果分析可知PBH-1所用的添加剂最多，透光率PBH-1也最高，材料颜色会影响材料的透光率，在选择疏水管时也可根据管道颜色选择适合的材料。

氧化诱导时间的测试是研究材料抗氧化性的主要方法，根据结果发现三种材料的氧化时间与环境温度有密切的关系，温度越高，材料被氧化的速度越快，但总结发现PBH-1的抗氧化能力要由于PBH-3和PBR-11。

对三种材料进行测试中抗拉强度测试能体现直接体现材料的质量。根据结果显示PBR-11的抗拉强度和断裂抗拉应变值比PBH-1、PBH-3的值要高，PBR的纵向回缩率也较高，说明PBR材料的强度和韧性都比PBH材料更加突出。但熔融温度的测试结果表示PBR耐热性不如PBH。所有聚丁烯PB管都能通过长时间的静液压检测，三种材料都具有非常好的抗内压能力。

总结

本文通过对三种聚丁烯材料进行性能测试，分析发现PBH和PBR都具有较强的稳定性，抗压、抗氧化、耐热能力俱佳，完全符合建筑疏水管道需求。PBR的强度韧性较PBH好，由于耐热性不如PBH，可以作为冷水管道的优先选择。

参考文献：

[1]胡 畔.冷热水用聚丁烯管道料性能对比研究[J].中国建材,2019(10):131-134.

[2]马跃,郭静,于跃,赵秒,管福成.聚丁烯－１纤维的拉伸工艺与其性能的研究[J].上海纺织科技,2019,7(47):32-36.