三种硬质PVC给水管材性能

1 研究前言

塑料给水管材主要包括PVC 类、PE、PPR、PB及钢塑复合管、钢丝增强聚乙烯管等，由于塑料管材具有质轻、卫生性能好，水流阻力小，耐腐蚀克服了其它传统给水管易出现“红水”、“黑水”等现象，随着建设的大力推广，得到了广泛的应用.因PVC 树脂价格较低，在各类给水塑料管材中PVC给水管材具有较高的性价比，实际应用量较大.

随着国内PVC树脂生产、助剂品种及加工设备的技术进步，用户对产品的卫生性能、连接安全、力学性能的要求也逐渐提高.为适应用户要求，国内PVC管材生产厂家进行大量的研发工作给水管材产品类型逐渐丰富，相关产品标准颁布实施.目前硬质P V C 给水管材主要分为三类即PVC-U 、PVC-M、PVC-UH，这些产品执行的标准分别为G B / T10002.1 -2006《给水用硬聚氯乙烯（PVC-U)管材》、GB /T 10002.2-2006《给水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管件》、GB/T32018. 1-2015《给水用抗冲改性聚氯乙烯(PVC-M)管道系统第1 部分:管材》、CJ/T493-2016《给水用高性能硬聚氯乙烯管材及连接件》，上述标准的实施对硬质PVC给水管材质量的提高起到了明显的促进作用。

2 三种管材的性能对比

虽然三种硬质PVC管材的基材均为PVC，但从标准上看在物理性能、力学性能、液压性能、最小要求强度、设计应力、连接方式等方面有一定的区别.

2 . 1 物理性能

管材的物理性能主要包括密度、维卡软化点、纵向回缩率、二氯甲烷浸泡、丙酮浸泡等，其物理性能对比见表1.

密度是试样质量与其在一定温度下的之比，影响PVC 管材密度的主要因素是填料的加入量;维卡软化点是评价热塑性塑料高温变形趋势的一种试验方法.该法是在等速升温条件下，用一根带有规定负荷，截面积为1mm2 的标准压针刺入热塑性塑料试样表面1mm深时的温度.通过控制维卡软化点可以控制硬质PVC 管材中增塑剂的加入；纵向回缩率表征管材生产工艺中挤出-牵伸-冷却工艺的合理性与匹配性，通过控制该项指标可以完善挤出生产工艺.其测试方法是将规定标线长度的试样置于给定温度的恒温介质中保持规定的时间，测定加热前后标线之间的距离，以相对原始标线长度变化百分率表示.PVC 管材的塑化质量(凝胶化)及均匀性与管材的强度及韧性密切相关，二氯甲烷溶解度参数为19. 80(J/cm3)1/2，聚氯乙烯溶解度参数19.40-20.50 (J/cm3)1/2，前者在后者范围之内，对于塑化不良的P V C 颗粒二氯甲烷的溶解能力明显高于塑化良好的塑料，所以利用该试验方法可以评价PVC 管材的塑化情况及均匀性.

以上四项性能密度、维卡软化点、纵向回缩率、二氯甲烷浸泡三种硬质P V C管材均有要求且指标相同.

除了以上四项指标外PVC -UH 管还规定采用丙酮浸泡，丙酮的溶解度参数20.50 (J/cm3)1/2,与PVC 的溶解度参数最大值相等.但相比二氯甲烷，丙酮与聚氯乙烯相容性略差，因此一般情况下二氯甲烷浸泡试验通过的样品丙酮浸泡试验一般都合格.

2 . 2 力学性能

三种管材的力学性能包括落锤冲击、压扁试验、表观环向拉伸强度、高速冲击、C-环韧度、切口管材液压试验、管材静液压强度6 项，要求及指标如表2 所示.

落锤冲击(0°C )是以规定质量和尺寸的落锤从规定高度冲击样品规定的部位，用肉眼观察试样经冲击后产生裂纹、裂缝或试样破碎的样品为破坏样品，再用冲击破坏总数除以冲击总数即得真实冲击率(TIR)，三种管材对该项性能要求相同；压扁试验，选取规定长度的样品150mm，将其水平放置于两个平板之间，在平板垂直方向匀速对试样施加压力，指导两个平板之间的距离达到管材外径的40% 停止加压，该压缩过程在2-5min内完成，然后，将加载的压力移除，检查试样有无破裂，该项性能只有PVC-UH有要求;表观环向拉伸强度，该试验按照ASTMD2290的规定进行.具体测试方法如下，按图1 制作试样，样品宽度为12.7-50.8mm，将样品安装在图2 所示的工装上，按12.7mm/min的速度在拉伸试验机上进行拉伸，记录屈服拉力（最大拉力），按式计算表观环向拉伸强度.该项性能只有PVC-UH有要求.

3 小结

(1) PVC-UH管材的各项性能要求明显高于PVC-U 、PVC-M管材，主要体现在力学性能的液压试验上，其20°C 、1小时液压试验环应力为42MPa，明显高于PVC-U的36-38MPa的环应力，也高于PVC-M管材的38 MPa.

( 2 ) 从对管材韧性及耐应力开裂性能要求看，PVC-M 管材要求高于PVC-U 、PVC-UH，其力学性能规定了高速冲击、C-环韧度、切口管材液压试验，而PVC-U、PVC-UH对上述指标均未规定.

（3 ) 从设计应力上看PVC-M为16 MPa，远高于PVC-U、PVC-UH的10-12. 5 MPa.

( 4 ) 连接方式PVC-UH 采用一体式钢骨架胶圈连接方式，且预置在管材中可有效避免施工过程中出现胶圈顶翻问题.

(5) PVC-UH对管材所使用原材料的MRS进行了规定，这对提高硬质PVC 管材的质量稳定性将起到促进作用.应该说，PVC-UH 是PVC-U管材的升级版.