三型聚丙烯管（PP－R管）的應用前景分析
1 前 言
80年代以前，我國的住宅及公共建筑的上水管基本上是鍍鋅鋼管，由于受材質自身的局限，鍍鋅鋼管存在使用壽命短、易造成水質二次污染等缺點。為了保障人們日常飲用水的質量，我國部分地區，如上海、浙江、河北、江蘇等省市已先后提出淘汰鍍鋅鋼管，用高質量的塑料管代替。目前，在我國已相繼開發了PVC管、PE管、鋁塑復合管、玻璃鋼管、鋼塑復合管和PP-R管等一批塑料管材，并取得了一定的市場占有率。
PP-R管是歐洲90年代開發的，以新型無規聚丙烯為原料，經擠出成型制作的塑料管材。由于其優越的性能，正日益受到人們的青睞。
2 PP-R管的主要性能
聚丙烯管分為均聚聚丙烯(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯(PP-B)和無規聚丙烯(PP-R)3種。PP-H、PP-B、PP-R管材的剛度依次遞減，而抗沖擊強度則依次增加。給水用聚丙烯管是用特殊的PP-R制成。PP-R管作為一種新型的管材，具有以下性能特點：
2.1 節能
PP-R管的生產能耗僅為鋼管的20%，并且其導熱系數低[0.2W/(m.K)]，也僅為鋼管的1/200，應用于熱水系統將大大減少熱量損失。
2.2 耐腐蝕、不結垢、衛生、無毒
使用PP-R管可免去使用鍍鋅鋼管所造成的內壁結垢、生銹而引起的水質“二次污染”。由于PP-R組份單純，基本成份為碳和氫，符合食品衛生規定，無毒，更適合于飲用水輸送。
2.3 耐熱、耐壓、使用壽命長
PP-R管的長期使用溫度達95℃，短期使用溫度可達120℃。在使用溫度為70℃，工作壓力為1.2MPa條件下，長期連續使用，壽命可達50年以上。
2.4 輕質高強、流體阻力小
PP-R管密度僅為金屬管的1/8，耐壓力試驗強度高達5MPa，且韌性好、耐沖擊。由于內壁光滑、不生銹、不結垢，流體阻力小。
PP-R管的主要技術指標如下：
密度 0.9g/cm3
彈性模量(20℃) 800MPa
熱膨脹系數 1.8×10-4/K
導熱系數 0.2W/(m.K)
縱向收縮率 2%
沖擊試驗 破損率≤10%
液壓試驗
短期 1h，環應力16MPa無滲漏
長期 95℃，1000h，環應力3.5MPa無滲漏
表1為幾種材質管材性能比較。
3 PP-R管的生產原料及生產工藝
3.1 原料及性能
PP-R管對原料的要求較高，目前國內以進口原料為主。國外原料廠商常有多種顏色的PP-R供管材廠選擇。如北歐化工公司(Borealis)和奧地利PCD公司生產的PP-R原料有米色、淡藍、深藍、奶白等多種顏色。在德國和意大利，管材生產廠選用不同的顏色來作為標識，以區別管材的用途。如藍色用于冷水管，米色、灰色用于熱水管，棕紅色用于地板采暖管等。
PP-R原料的進口價格根據生產公司的不同，在1400～1800美元/t。目前，國內也已開始生產PP-R樹脂，但由于生產時間較短，其長期使用性能有待檢驗，市場售價約12500元/t。原料性能指標見表2。
3.2 生產工藝
PP-R管的生產工藝為擠出成型工藝，首先加料斗內的PP-R原料靠自重進入擠出機，在擠出機料筒內經加熱擠壓混合，充分塑化后從擠出機口模擠出，進入定型臺，定型后的管材經牽引機，通過定長測定，由切割機切斷，管材經檢驗合格后入庫。相應的管件采用注射成型方法生產。
管材生產工藝流程：
PP-R原料→真空吸送上料→料斗貯存→進料→擠壓成型→冷卻定型→牽引→切割→檢驗→入庫
管件生產工藝流程：
PP-R原料→輸送上料→料斗貯存→進料→加熱熔融→擠壓注塑→冷卻定型→開模→檢驗→入庫
3.3 生產工藝參數
管材擠出參數：
(1)螺桿轉速 5～38r/min
(2)機筒溫度分布
1～2區 180～190℃
3～4區 200～210℃
模具溫度 200℃
牽引速度 2～20m/min
管件注射參數：
(1)機筒溫度分布
機筒后部 160～170℃
機筒中部 200～230℃
機筒前部 180～200℃
(2)噴嘴 170～190℃
(3)模具 40～80℃
PP-R管生產過程中產生的殘次品，經破碎后可再次加以利用，這就提高了原料的利用率，并可降低生產成本，提高經濟效益。
4 國內生產現狀及項目投資估算
上海建筑材料廠在國內最早生產PP-R管，其生產設備和技術均從國外引進。目前，國內PP-R管的生產企業有6家，共9條生產線，年生產能力為5500t。由于市場銷勢較好，還有許多企業對該生產項目表現出濃厚的興趣。
目前，國內投資1條以引進設備為主的年產1000tPP-R管生產線(管材880t，管件120t)，根據國內引進歐洲某公司的設備成交價投資估算見表3。
目前，用國產設備也能生產PP-R管，但存在以下缺點，由于PP-R管生產過程中對管壁控制要求較高，國產設備厚度控制達不到引進設備的水平，擠出機的產量也較低，產品的外管質量遜色一些。
5 PP-R管的施工及應用
傳統的鍍鋅鋼管采用受壓連接，PVC管和PE管以承插粘接方式連接，鋁塑復合管和PEX管采用銅質管件以受壓連接(小口徑PEX管也可以采用熱熔連接)。而PP-R管系統則采用同樣材質的管件，其價格低于銅質管件，管件與管材線膨脹系數一致，安裝時將熱熔機加熱熔化后插接，操作簡單方便，質量可靠，一般連接1個節點只需幾秒鐘。
由于PP-R管的優越性能，因此，可廣泛應用于飲用水系統、純凈水系統、冷熱水系統，石油、化工中的液體輸送，食品工業中的牛奶、飲料、果醬、酒類等輸送及相關工業領域。
在熱水輸送領域，PP-R管已經可以和PEX管相媲美，而其加工要比PEX管容易，PP-R管可做得的口徑更大，達110mm的管子，比PEX管和鋁塑復合管要優越。
PEX管內層的交聯聚乙烯含有交聯劑(硅烷或過氧化物)，而PP-R管則符合食品衛生規定。目前，國內PP-R管主要用于純凈水和熱水系統，如上海市的純凈水系統就使用了相當數量的PP-R管。該產品的市場售價約為48000元/t。
6 結束語
PP-R管作為一種綠色環保型管材，其優越的綜合性能，完全能滿足現代人高質量的生活需求。PP-R管生產技術雖然在我國屬于起步發展階段，但隨著人們對PP-R管這一新產品的認識不斷加深，我們認為，PP-R管必將在我國的管材市場中大放異彩。
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