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1.市场上按交联工艺不同交联聚乙烯可分为如下四类:
过氧化物交联聚乙烯(PE-Xa)管材
硅烷交联聚乙烯(PE-Xb)管材
电子束交联聚乙烯(PE-Xc)管材
偶氮交联聚乙烯(PE-Xd)管材
2.标准对不同交联工艺管材交联度的规定
PE-Xa≥70%
PE-Xb≥65%
PE-Xc≥60%
PE-Xd≥60%
交联度应满足标准的要求,但不是越高越好,交联度越高,管材的耐高温性能越好,刚性越好。但随着交联度的提高,管材的静液压强度会降低,就是说会降低管材的耐压性能,同时柔韧性就越差,造成安装困难。过氧化物交联聚乙烯管材的交联度最好控制在80%至90%的范围内,这时是它耐温性能、承压能力和柔韧性的最佳平衡点。
3.交联聚乙烯管材的连接方法
因为交联聚乙烯管材不能熔化,所以不能像其它管材一样进行热熔连接,交联聚乙烯管材主要用内外夹紧式管件进行机械连接,管件为卡圈锁紧式和卡环压紧式。
4.几种交联聚乙烯管材的比较
1. 过氧化物交联聚乙烯管材与硅烷交联聚乙烯管材的比较
A.过氧化物交联聚乙烯管材(PE–Xa)
以高密度聚乙烯为主要原材料,以有机过氧物为交联剂采用柱塞式挤出机挤出交联成型管材,其成型原理如下:有机过氧化物在热的作用下,分解生成活性游离基,这些游离基使聚乙烯碳链上生成活性点,产生碳―碳交联,形成网状结构。
B.硅烷交联聚乙烯管材(PE–Xb)
PE–Xb管材的生产是以高密聚乙烯为主要原材料,以乙烯基硅烷为交联剂,配合引发剂和催化剂等,经挤出机制成硅烷接枝的聚乙烯管材,然后在热水或蒸汽中进行水解交联,使分子结构形成三维网状结构。
C.PE-Xa管材与PE-Xb烯管材比较还有如下优点
a)管材内外管壁光洁度好,流阻更小,更不易结垢;
b)管材的耐高温性能有较大提高;
c)塑料记忆性能更好,折伤后可复原;
d)经济性好,过氧化物交联聚乙烯管的在几种交联聚乙烯管材中价格最低。
e)因工艺所限,只能使用专用设备及专用原料(且不能掺加其它低价原料),而专用的设备及原料只能从韩国进口,相对质量比较稳定。而硅烷交联聚乙烯管材绝大多数所用的设备是通用设备,即螺杆式挤出机,原料使用的为拉丝级高密度聚乙烯5000S,用这种设备及原料生产出来的所谓一步法硅烷交联聚乙烯管材质量十分不稳定,使用寿命不会超过10年,市场上频频发生大规模质量事故的多为此类管材。而在我国国内真正用进口专用设备、进口专用原料生产PE-Xb管材的企业只有北京华源、石家庄的昊龙等三四个厂家,但他们的产品毫无性价比可言。
2. 各种管材的性能比较表
目前国内用于地面辐射采暖的管材主要有PE-Xa,PE-Xb,PE-Xc,PE-RT。也有少数使用PPR和PB管材。随着各种管材在地板辐射采暖实际应用中的性能和效果,PE-Xb(硅烷交联聚乙烯管),PPR(无规共聚聚丙烯管)和其他管材相比较的劣势日渐突出。现在已基本上淡出地面采暖市场。PE-Xa(过氧化交联聚乙烯管),PB(聚丁烯管)和PE-RT(耐热非交联聚乙烯管)成为人们的首选目标。
1.从导热系数来看,PE-Xa,PE-Xb,PE-RT为0.4w/m.k,PB为 0.22w/m.k,PPR为0.23w/m.k.地板采暖用管材需要良好的导热性,才能加热速度更快,相应地采暖运行费用也比较低,节约能源 。从导热性来看,PE-Xa,PE-Xb,PE-RT比较适合地面采暖用。
2.管材的柔韧性。管材的柔韧性能也是衡量管材优劣的重要指标。 PE-Xa与PE-RT柔韧性比较好,便于管材。PE-Xa化学键为碳-碳键(C-C)连接,热稳定性好。而 PE-Xb化学键为硅氧键连接(Si-O-Si)连接。稳定性逊色于PE-Xa。
3.从试验环应力来看。PE-Xa相比较其他管材而言承压能力最强。
4.从下表中耐低温性能,低温抗冲击性和抗冻性三栏中可看出:低温脆化温度相差55摄氏度-60摄氏度,对地暖管材而言,冬季保护工作也是至关重要的。而我国北方大部分地区冬季最低温度都低于-15摄氏度,而PP-R管在-15摄氏度以下已脆化,极易损坏。
5.管材价格比较 目前市场上的PE-RT管材价格略高于PEX。PB管则比较最贵,价格成倍高于PEX。
综合以上来看,PE-Xa管材以其耐热性、耐压性高,性能稳定、价格低廉等优点,已成为地面采暖的首选管材。目前占我国采暖用管总量的75%左右,已有几十年的生产和应用历史。PE-RT管材在满足耐温性和弯曲性的基础上,拥有良好的质量稳定性。另外其便于连接的方式也降低了日后维修的成本,成为地暖管中的新星。但其研制者美国陶氏化学仅在2002年3月才刚刚通过了世界权威管材检测机构Bodycotepolymer对其原料的测试,所以PE-RT管材的性能仍需市场的进一步考验。
一、不同管材的鉴别方法
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管材 |
PEX管 |
铝塑复合管 |
PE-RT管 |
PB管 |
聚丙烯管 |
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PEX-a |
PEX-b |
PEX-c |
PEX/Al/PEX |
PE-RT/Al/PE-RT |
PPR |
PPB |
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鉴别
方法 |
较软
较透明 |
较硬
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管身显淡黄色 |
中间有铝 |
中间有铝 |
半透明,比PEX 管软 |
管的壁厚很小 |
直管,管很硬
一般带绿色或灰色 |
直管,管很硬
一般带绿色或灰色 |
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燃烧时无烧熔的塑料滴落,如果有滴落说明交联度不足或未交联。 |
燃烧时无烧熔的塑料滴落 |
燃烧时有烧熔的塑料滴落 |
燃烧时有烧熔的塑料滴落 |
燃烧时有烧熔的塑料滴落 |
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韧性比PPR好 |
二、管材的一些术语:
1.标准规定的管外径值,叫做公称外径,单位为mm
2.管材外径与壁厚规定值的允许变化量,以允许的最大值和最小值的差额表示,叫管材尺寸公差。
3.公称压力PN相当于管材在20℃,50年使用寿命下所允许的最大工作压力,单位为Mpa.
4.管材的最大压力是管道系统中允许连续使用的流体的最大压力,单位为Mpa.
5.静液压强度是以水为介质,管子受内压时管壁内的环应力。单位为Mpa.
6.P为管子所受内压力,单位为Mpa. 7.d-管子的平均外径,单位为mm 8.e-管子的最小壁厚,单位为mm.
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