新型氯化聚氯乙烯(PVC-C)管道的特点

hnesygy 2012-06-29

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新型氯化聚氯乙烯(PVC-C)管道的特点

CPVC树脂于上世纪30年代问世，由西德AG法本公司采用溶液氯化法制得。最早利用悬浮法生产CPVC树脂的是美国古立德公司于1958年，1961年实现工业化生产。目前，国外能生产该原料的公司主要有诺誉化工（原古立德公司的功能原料部）公司、德国的BASF公司、日本的积水化学公司和钟渊化学公司。国外的原料含氯量大，质量稳定、加工性能好、热变形温度高。特别是管件用原料，国产原料更是无法与之相比。
　我国于上世纪50年代中期开始研制溶液法合成CPVC。80年代中期实现工业化生产。目前国内原料生产厂家数量很少，主要分布在山东省，山东旭业公司生产的CPVC树脂性能较好可用于生产管道外，其它的公司生产的CPVC树脂主要用于生产粘合剂。
　CPVC树脂的主要原料为PVC和氯，因此从理论上讲CPVC是由PVC单体经氯化作用后而形成的。一般来说，可用许多不同的方法 (如通过加热或UV照射) 来引发PVC和氯根据自由基反应础机理进行化学反应，如图为PVC自由基氯化作用反应过程。

　CPVC与氯的反应数量随其氯化方法的不同而有很大的差异性。诺誉公司生产的CPVC树脂氯含量，可由原普通PVC氯含量的56.7%提升至74%，而国产CPVC树脂的氯含量仅为63.5-69%。由于CPVC氯含量的增加使得聚合物硬质脆化温度TG显著提高。此外由于普通PVC分子质量增加，也使得在氯含量相同时，Tg亦有所增加。
　由于氯含量的增加，CPVC在结构上分子的不规整性增大（结晶度下降，分子链的极性增强），因而使其热变形温度上升。CPVC产品的使用温度最高可达93-100℃，较PVC提高30-40℃，同时改善了PVC的抗化学性及抗腐蚀能力，能抗强酸、强碱、盐、脂肪酸盐、氧化剂及卤素等的化学腐蚀。另外，CPVC的抗张强度、抗弯曲强度较PVC也有所改进。与其他高分子材料相比，CPVC具有优异的耐老化性，耐腐蚀性和高阻燃性等特点。
　CPVC原料由于含氯量在63-74%较PVC（含氯量56-59%）高，加工粘度至少高一倍，而且CPVC密度（在1450-1650Kg/m 之间）比PVC大，上述数据决定了CPVC比PVC加工难度要大很多。

CPVC硬质材料的性能
项目	挤出	注塑
维卡软化点，℃	110	105
抗张强度，MPa	55.0-65.0	55.0-65.0
抗冲强度，(J/M)	53.3-266.7	26.7-266.7
弯曲屈服强度，MPa	80.0-100.0	90.0-110.0

由于CPVC具有卓越的耐高温、抗腐蚀和阻燃等性能而被广泛用于制造各种不同工业管道，冷热水管道和消防管道。CPVC管材的优越性能体现在以下几个方面：
　1、坚固、耐高温
　由于CPVC较PP-R、PE-X坚固，在同样压力下，CPVC可以使用更小的管径而达到与PP、PE-X管同样的水流量，从而可节省材料费用和安装时间。与其它热塑性塑料相比，CPVC在不同温度下都有卓越的机械性能，适于受压的场合，使用温度可高达93℃，寿命可达50年。
　2、安装方便
　其连接方法与PVC十分相似。最为常用和最简单的连接方法为溶剂粘接。其它连接方法还有螺纹连接、法兰连接和焊条连接。
　3、无透氧腐蚀
　CPVC本身具有抗氧性，因此不会有散热器中由于氧渗透所带来的金属腐蚀。
　4、减少助剂的渗入
　为防止氧化，某些改性塑料需要添加大量抗氧剂，可能会渗入供水系统，导致难闻的气味。
　5、不受水中氯的影响
　很多的聚烯烃材料（包括PP、PE）遇水可能会分解，而CPVC则不会受水中余氯的影响，不会出现裂痕和渗漏。
　6、良好的阻燃性
　CPVC限氧指数为60，因而在空气中不会燃烧。具有无火焰滴露，不增加火载，限制火焰扩散，低烟雾生成特性。
　7、CPVC对无极强酸、强碱具有极佳的化学阻抗性。
常用以替代金属以处理侵蚀性物质，如质量较差的水，酸性物质碱性物质及其它水溶液。
　8、导热性能低
　CPVC的热传导系数仅为1.05，热力不容易从管道散发，管道热损失少。
　9、细菌不易繁殖
　由于CPVC不受水中余氯的影响，不会产生裂痕和渗漏，管道内壁光滑，细菌不易滋生。研究表明，CPVC管道内细菌的滋生数值远远低于其它材料如铜、钢及其它塑料管道。
　10、较低的热膨胀
　CPVC热膨胀系数低于其它塑料，管内通热时膨胀很小，不象其它种类的管道（如PP-RRP）由于较高的膨胀系数造成高温受热时的蛇行弯曲，及存在安全隐患又不美观。
　11、时间的考验
　没有一种热塑性材料象CPVC那样，历经四十年热水系统的考验而免于维护，表现出其优势的性能。

CPVC相对于PP的优势：
产品全，尺寸全（可做大口径管材）；
安装附件少，安装费用低；
高温机械强度高；
优良的防火特性；
螺纹连接可达4英寸；
具有很强的耐强酸性；
热膨胀系数低，无需增加保温材料厚度或使用保温性能高但价格昂贵的保温材料；
可比温度范围内的高压承受能力；
相对于聚烯烃具有较强的预见性及线性压力回归曲线；
更高的温度上限。

CPVC与PP-R的比较
性能	CPVC	PP-R
相同流量所需尺寸	较小	较大
安装方法	粘接	热熔
安装电力要求	无	有
热膨胀性	低	高
支撑距离	长	短
火灾危险性	低	高
热损失	低	高
受水中余氯的影响	无	有
细菌积累	很低	有

CPVC与PEX的性能比较
性能	CPVC	PEX
受水中余氯的影响	无	有
安装后的外观	直	弯曲
产品质量稳定性	统一的工艺,稳定	多种工艺,不稳定
安装	简单	复杂
流动阻力	小	大(接头原因)
火灾危险性	低	高
实际使用经验	超过40年	仅几年
抗UV	低	高

基本性质对比
	CPVC	PVC	PP-R	PEX	PB	Cu
抗张强度(MPa,23℃)	55	50	30	25	27	>300
热膨胀数(X10 K )	0.7	0.7	1.5	1.5	1.3	0.2
导热系数(W/MK)	0.14	0.14	0.22	0.22	0.22	>400
限氧指数(简称LOI)	60	45	18	17	18
氧渗透(70℃cm /m.日.大气)	<1(不明显)	(无)似CPVC	(无)似PB/PEX	13	16	无(不明显)