管材與地暖知識講義

交聯(lián)聚乙烯管材

交聯(lián)聚乙烯的定義交聯(lián)聚乙烯（簡稱PE-X）就是在聚乙烯長鏈分子間進行化學鍵接，形成三維網(wǎng)狀化學結(jié)構(gòu)，以增強聚乙烯的物理機械性能（如拉伸強度、熱強度、抗老化性、尺寸穩(wěn)定性、耐應力開裂性、耐溶劑性等一系列物理化學性能）。交聯(lián)聚乙烯管材的特點優(yōu)良的耐溫性能－70℃至110℃，可用于熱水管道和地板采暖，既耐高溫又耐低溫，適用面廣。使用壽命長，可達50年。耐腐蝕性能好。耐應力開裂性能好。柔韌性好，便于施工。經(jīng)濟適用，同等性能的管材中價格最低。交聯(lián)聚乙烯管材的執(zhí)行標準國際標準ISO/DIS15875-2.2:1999《冷熱水用交聯(lián)聚乙烯(PE-X)管道系統(tǒng)第2部分：管材》國家標準GB/T18992.2-2003《冷熱水用交聯(lián)聚乙烯(PE-X)管道系統(tǒng)第2部分：管材》行業(yè)標準CJ/T205-2000《建筑給水用交聯(lián)聚乙烯(PE-X)管材》德國標準DIN16892：2000《交聯(lián)高密度聚乙烯(PE-X)管材》目前我公司生產(chǎn)的交聯(lián)聚乙烯管材執(zhí)行的是國家標準GB/T18992.2-2003交聯(lián)聚乙烯管材的分類按交聯(lián)工藝不同可分為如下四類：過氧化物交聯(lián)聚乙烯（PE-Xa）管材硅烷交聯(lián)聚乙烯（PE-Xb）管材電子束交聯(lián)聚乙烯（PE-Xc）管材偶氮交聯(lián)聚乙烯（PE-Xd）管材我公司生產(chǎn)的為過氧化物交聯(lián)聚乙烯管材（PE-Xa管材）標準對不同交聯(lián)工藝管材交聯(lián)度的規(guī)定PEXa≥70%PEXb≥65%PEXc≥60%PEXd≥60%交聯(lián)度應滿足標準的要求，但不是越高越好，交聯(lián)度越高，管材的耐高溫性能越好，但隨著交聯(lián)度的提高，管材的靜液壓強度會降低，就是說會降低管材的耐壓性能。過氧化物交聯(lián)聚乙烯管材的交聯(lián)度最好控制在85%至90%的范圍內(nèi)。交聯(lián)聚乙烯管材的連接方法因為交聯(lián)聚乙烯管材不能熔化，所以不能像其它塑料管材一樣進行熱熔連接，交聯(lián)聚乙烯管材主要用內(nèi)外夾緊式管件進行機械連接，管件為卡圈鎖緊式和卡環(huán)壓緊式。

過氧化物交聯(lián)聚乙烯管材的生產(chǎn)流程交聯(lián)劑HDPE粉料模具涂層盤卷外觀、尺寸檢驗冷卻成型柱塞式擠出機擠出原料配混抗氧劑耐壓檢驗包裝出廠作廢處理檢驗合格檢驗不合格噴碼計米柱塞式擠出機的工作原理公司管材生產(chǎn)情況簡介我公司所引進的是目前代表韓國最高水平的韓國泰成（Taesung）公司的過氧化物交聯(lián)聚乙烯專用柱塞式RAM擠出機及全套生產(chǎn)線，原料主要采用韓國湖南石化（Honam）、三星化學、LG化學三家大型石化公司生產(chǎn)的過氧化物交聯(lián)聚乙烯專用HDPE粉料，以湖南石化（Honam）為主，采用德國Degussa公司提供的過氧化物交聯(lián)劑DTBP，采用瑞士汽巴（Ciba）公司提供的專用抗氧化劑，所有原輔材料全部進口。目前我公司管材車間擁有37臺設備，組成72條生產(chǎn)線，可生產(chǎn)口徑為Φ16—Φ50的PE-Xa管材，日產(chǎn)能力以Φ20管材為例，每天可生產(chǎn)16.5萬米管材。

過氧化物交聯(lián)聚乙烯管材的外觀要求管材的內(nèi)外表面應光滑、平整、干凈，不能有可能影響產(chǎn)品性能的明顯劃痕、凹陷、氣泡等缺陷。管壁應無可見雜質(zhì)，管材表面顏色應一致，不允許有明顯色差。管材端面應切割平整，并與管材的軸線垂直。PE-X管材尺寸應符合下表要求公稱外徑dn平均外徑最小壁厚emindem,mindem,max管系列S6.3公差S5公差S4公差S3.2公差1620253240506316.020.025.032.040.050.063.016.320.325.332.340.450.563.61.81.91.92.43.03.74.7+0.3+0.3+0.3+0.4+0.4+0.5+0.61.81.92.32.93.74.65.8+0.3+0.3+0.4+0.4+0.5+0.6+0.71.82.32.83.64.55.67.1+0.3+0.4+0.4+0.5+0.6+0.7+0.92.22.83.54.45.56.98.6+0.4+0.4+0.5+0.6+0.7+0.8+1.0過氧化物交聯(lián)聚乙烯管材與

硅烷交聯(lián)聚乙烯管材的比較過氧化物交聯(lián)聚乙烯管材（PE–Xa）以高密度聚乙烯為主要原材料，以有機過氧物為交聯(lián)劑采用柱塞式擠出機擠出交聯(lián)成型管材，其成型原理如下：有機過氧化物在熱的作用下，分解生成活性游離基，這些游離基使聚乙烯碳鏈上生成活性點，產(chǎn)生碳―碳交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

圖為交聯(lián)前與交聯(lián)后的分子結(jié)構(gòu)比較交聯(lián)前交聯(lián)后硅烷交聯(lián)聚乙烯管材（PE–Xb）

PE–Xb管材的生產(chǎn)是以高密聚乙烯為主要原材料，以乙烯基硅烷為交聯(lián)劑，配合引發(fā)劑和催化劑等，經(jīng)擠出機制成硅烷接枝的聚乙烯管材，然后在熱水或蒸汽中進行水解交聯(lián)，使分子結(jié)構(gòu)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。常見幾種交聯(lián)方法比較代號交聯(lián)方法優(yōu)點缺點PE-Xa過氧化物交聯(lián)（ENGEL法）管材擠出的同時完成交聯(lián)工藝，工藝流程短，可以采用甚高分子量或超高分子量PE原料，在極高壓力下成型，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)秀，可以制造不同管徑和管壁厚的產(chǎn)品，產(chǎn)品尺寸精度高。需特殊的高壓設備，生產(chǎn)速度低，人工成本相對較高。PE-Xb硅烷-水交聯(lián)成型設備、交聯(lián)工藝和設備簡單（熱水池），生產(chǎn)速度較高，適合中等以下管徑和管壁較薄的管材制造。一步法工藝需兩步，二步法需三步完成管材的成型和交聯(lián)，工藝流程長，配方組分多，添加劑量大，價格較高，不能使用甚高分子量或超高分子量PE原料PE-Xc輻照交聯(lián)生產(chǎn)速度較高，配方組分少，添加劑量小，薄壁制品質(zhì)量較好，成型設備簡單。兩步工藝，交聯(lián)設備投資昂貴，防護困難，交聯(lián)不均勻，交聯(lián)度不能太高，對厚壁制品不適宜，不能使用甚高分子量或超高分子量PE原料。三種PEX管的比較已商品化的PE-X管目前有三種，它們是：

1、PE-Xa有機過氧化物交聯(lián)聚乙烯(化學交聯(lián))

2、PE-Xb硅烷-水交聯(lián)聚乙烯(化學交聯(lián))

3、PE-Xc(電子射線、γ射線)輻照交聯(lián)聚乙烯(物理交聯(lián))、4、PE-Xd偶氮交聯(lián)聚乙烯

由于大分子結(jié)構(gòu)不同，大分子鍵型有別，三種PE-X管的性能是不完全相同的，主要表現(xiàn)在耐熱性能(熱強度)、抗蠕變能力和抗應力開裂性存在一定差異。一般來說，大分子結(jié)構(gòu)中，二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子，其熱運動比較容易，三維體型結(jié)構(gòu)的大分子，其熱運動稍難。PE-Xa的大分子以二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為主，而PE-Xb與PE-Xc的大分子則以三維體型結(jié)構(gòu)為主。因此，當采用同一種聚乙烯做基礎原料，當交聯(lián)度相同時，PE-Xb和PE-Xc的耐熱性能、抗蠕變能力和抗應力開裂性要高于PE-Xa。提高PE-Xa的交聯(lián)度，它們的這一差異就會被扯平。如國家標準GB/T18992.2-2003對三種PE-X管的交聯(lián)度規(guī)定如下：

1、PEXa≥70%

2、PEXb≥65%

3、PEXc≥60%

只要達到上述交聯(lián)度，三種PEX管的耐熱性能、抗蠕變能力和抗應力開裂性就基本一致了。20℃12Mpa≥1h

95℃4.8Mpa≥1h

95℃4.6Mpa≥165h

95℃4.4Mpa≥1000h

110℃2.5Mpa≥8760h

雖然三種PE-X管的基本性能是一致的，但是仍然存在一些細微差別，這種細微差別賦予了PE-Xa管得天獨厚的應用價值。如二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)疊加的結(jié)果，使大分子間的空隙很小，空隙率很低，而三維體型結(jié)構(gòu)的大分子產(chǎn)生了空心現(xiàn)象，大分子間的空隙較大，空隙率較高，因此，PE-Xa管的透氧率低于PE-Xb和PE-Xc。也正是由于PE-Xa的二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其大分子的柔順性高于PE-Xb和PE-Xc，管材在彎曲施工時比較容易，并且更重要的是彎曲部位產(chǎn)生的內(nèi)應力要低于PE-Xb，對管材的使用壽命影響是最小的。至于PE-Xb管對飲用水的污染，歐共體系統(tǒng)已禁止其應用于與食品接觸的場合。因此，歐洲目前已很少使用PE-Xb管，并大量轉(zhuǎn)移到我國來了。雖然我國尚未立法，但應有思想準備，并且這種輿論的導向能力也不容忽視。

PE-Xa管材與PE-Xb烯管材比較還有如下優(yōu)點

管材內(nèi)外管壁光潔度好，流阻更小，更不易結(jié)垢；管材的耐高溫性能有較大提高；塑料記憶性能更好，折傷后可復原；經(jīng)濟性好，過氧化物交聯(lián)聚乙烯管的在幾種交聯(lián)聚乙烯管材中價格最低。因工藝所限,只能使用專用設備及專用原料(且不能摻加其它低價原料）,而專用的設備及原料只能從韓國進口,相對質(zhì)量比較穩(wěn)定。而硅烷交聯(lián)聚乙烯管材絕大多數(shù)所用的設備是通用設備，即螺桿式擠出機，原料使用的為拉絲級聚乙烯（LLDPE）５０００Ｓ，用這種設備及原料生產(chǎn)出來的所謂一步法硅烷交聯(lián)聚乙烯管材質(zhì)量十分不穩(wěn)定，使用壽命不會超過１０年，市場上頻頻發(fā)生大規(guī)模質(zhì)量事故的多為此類管材。而在我國國內(nèi)真正用進口專用設備、進口專用原料生產(chǎn)ＰＥ－Ｘｂ管材的企業(yè)只有北京華源、石家莊的昊龍等三四個廠家，但他們的產(chǎn)品毫無性價比可言。常見幾種管材性能對比PE-Xa管材的應用領域

PE-Xa管材的應用領域：建筑用自來水、純凈水等冷熱水輸送管道；地板采暖管道；中央空調(diào)、普通空調(diào)、太陽能熱水器冷熱水輸送配管；化學、石油、醫(yī)藥及食品加工等行業(yè)各種流體輸送管道；我公司生產(chǎn)的PE-Xa管材主要應用在地板采暖管道中，以S5系列DN20管材居多。PE-RT管材PE-RT管材的全稱是：冷熱水用耐熱聚乙烯PE-RT管材的執(zhí)行標準是行業(yè)標準：CJ/T175-2002PE-RT管材的原料為中密度聚乙烯顆粒料，主要品牌有：美國陶氏、韓國SK、韓國LG等PE-RT管材的生產(chǎn)設備為螺桿擠出機生產(chǎn)設備PE-RT原料PE-RT管材的優(yōu)點1.良好的熱穩(wěn)定性和長期耐壓性能.2.優(yōu)異的耐環(huán)境應力開裂性能.3.良好的柔韌性.4.低溫抗沖擊能力.5.優(yōu)良的衛(wèi)生性能6.可以熱熔連接7.適合做低溫地板輻射采暖的管采用。低溫地板輻射采暖

唐山道誠管業(yè)有限公司培訓資料2009什么是地暖地暖是地板輻射采暖的簡稱，英文為RadiantFloorHeating，是以整個地面為散熱器，通過地板輻射層中的熱媒，均勻加熱整個地面，利用地面自身的蓄熱和熱量向上輻射的規(guī)律由下至上進行傳導，來達到取暖的目的。由于在室內(nèi)形成腳底至頭部逐漸遞減的溫度梯度，從而給人以腳暖頭涼的舒適感。地面輻射供暖符合中醫(yī)“溫足而頂涼”的健身理論，是目前最舒適的采暖方式，也是現(xiàn)代生活品質(zhì)的象征。地暖的歷史地面輻射供暖（簡稱地暖）是一項既古老又嶄新的技術。在我國地面采暖可追溯到明朝末年，為皇宮王室才能擁有的取暖方式，如現(xiàn)存我國的故宮，在青磚地面下砌好煙道，冬天通過煙道傳煙并合理配置出煙窗以達到把青磚溫熱而后傳到室內(nèi)，使室內(nèi)產(chǎn)生溫暖的效果。以后我國北方農(nóng)村出現(xiàn)火墻、火炕的取暖方式，韓國、日本出現(xiàn)地炕。從古至今，人類不斷傳承文明，開拓創(chuàng)新，發(fā)展進步?，F(xiàn)在隨著科技時代的到來，地面供暖技術已從原始的煙道散熱火炕式采暖發(fā)展成為以現(xiàn)代材料為熱媒的地面輻射供暖。該技術早在上世紀30年代就在發(fā)達國家開始應用，我國在50年代就已將技術應用于人民大會堂、華僑飯店等工程中。地暖的分類地面輻射供暖按照供熱方式的不同主要分為水暖和電暖，而電暖又有發(fā)熱電纜采暖和電熱膜采暖之分水地暖水暖即低溫熱水地面輻射供暖是以溫度不高于60℃的熱水為熱媒，在加熱管內(nèi)循環(huán)流動，加熱地板，通過地面以輻射和對流的傳熱方式向室內(nèi)供熱的供暖方式。

熱傳遞的途徑傳導對流輻射

傳導傳導是指熱通過物質(zhì)由高溫位置流向低溫位置，而在傳遞過程中物質(zhì)作為一個整體并不發(fā)生運動。對流對流是熱通過流體（液體或氣體）傳遞的一種常用的方法；對流的產(chǎn)生是當一種流體被加熱時，因其膨脹變得較稀疏，并受周圍較冷和較密集流體的向上作用力，而較密集的流體在其下移動；對流是通過一流體借助其本身的運動從高溫區(qū)到低溫區(qū)的。輻射輻射是借助電磁波從一個位置傳遞到另一個位置的熱流動，具有電磁波的一切性質(zhì)。它不象傳導與對流那樣必須有物質(zhì)才能產(chǎn)生，它可以在真空中產(chǎn)生。來自太陽的熱量就是靠輻射的方式達到地球上的。當輻射在物體上時，它部分被反射，部分繼續(xù)傳播，部分被吸收；被吸收部分使物體溫度升高。輻射主要是由紅外輻射組成，但如果物體很熱（如象太陽），