PVC-U加工特性杂谈

王文治

(顾地科技股份有限公司，鄂州，436000)

在五大通用热塑性合成树脂中,聚氯乙烯(PVC)最有个性。它的刚性优于聚乙烯(PE),韧性优于均聚聚丙烯(PP),刚柔并济；它透明而不脆,与聚苯乙烯截然不同；它离火自熄，独一无二。更加奇特的是，它的加工过程，竟然被披上热固性树脂的外衣——凝胶化。

优良、突出的使用性能，使其用量仅次于PE,与PP,尤其在建材等领域，应用更为广泛；独特的加工性能，要求我们不单要严格现有的生产工艺，做出优良的产品，而且要进一步探索、掌控PVC的凝胶化过程，研发出新的加工技术和新的产品，进一步提升PVC制品的使用性能，开拓PVC新的应用领域。

1 PVC是化学建材的大哥大

化学建材是热塑性塑料的第二大应用领域(第一大应用领域是包装材料,包装材料有不少为一次性使用,所以用量很大)。化学建材包括塑料型材、塑料管材和土工材料三大类。在塑料型材中,PVC独一无二，在常温塑料压力管道中,PVC独占鳌头。在欧、美各国,PVC管道至今仍然在给水管道中占有最大的地盘[1-3]。从2014年到2019年，美国管道市场的需求每年增长6.7%,其中塑料管材的增长速率快于其他管材，PVC管材占塑料管材总需求量的66%,PE-HD占27%,PVC给水管则占PVC管材总用量的35%。

为什么PVC管道这么牛呢，告诉您，PVC-U是二百五！

1.1 PVC-U 250

都知道PE 100做给水管很好吧,那到底PE 100是什么货色？PE 100中的100,称为管材”材料的压力等级”,按照这种分级，PVC-U给水管材的等级是250。

PE-HD用作给水管道，最初是PE 63,称为第一代，通过不断改进、提升，经历了第二代的PE 80,好不容易才奋斗到今天的第三代PE 100。而PVC-U一登台，就是PVC-U 250,是PE 100的2.5倍，厉害啊！这是因为PVC-U的抗蠕变性比PE好得多。感兴趣吧？那就再罗唆几句。请看公式（1）。

σs称为设计应力，就是规定使用条件下，内压(水压)引起的管壁的环向应力。

注：公式中各述语的规范表述请看 GB/T 19278—2003[热塑性塑料管材、管件及阀门 通用术语及其定义]

MRS称为最小要求强度,大意是,在20℃的使用条件下,管材使用50年所能承受的平均强度或预测平均强度，概率为97.5%,单位为MPa。

C称为总体使用(设计)系数，就是考虑到安装、使用等因素的影响,选用的一个保险系数，其数值大于1。(怎么选用，请看 GB/T 18475—2001[热塑性塑料管材和管件用材料分级和命名 总体使用(设计)系数] )

明白了吧？MRS是评价热塑性塑料压力管道材料长期耐压性能的最根本、最重要的参数，MRS后面加个零,就是前面所说的材料(压力)等级。

由于PVC的MRS比PE100高，因此，同样的公称压力，同样的管径，PVC的管壁比PE100薄，见表1。

表1 壁厚对比Tab.1 Comparison of wall thickness of tubes in different materials 公称压力0.8 MPa

1.2 不是所有的PVC-U都是250

聊到这里，您可能会说,别忽悠了，五十年所能承受的平均强度，谁信啊！

要知道，不是所有的PVC-U都是250的,那是要通过大量的水压试验去验证的。这种试验的原理称为时-温等效,就是通过升高试验温度缩短试验时间,取得了足够多的数据后，进行计算、外推，得到50年的预测平均强度。但也要连续做一年多的水压试验哦。

这个试验方法就是GB/T 18252—2008[塑料管道系统 用外推法确定热塑性塑料材料以管材型式的长期静液压强度] ,方法的要点如下：

A.至少两个以上的试验温度，每对相临的温度至少应相差10℃。

B.对每个温度，应至少5个规则分布的试验压力，得到至少30个观察值。

C.每个压力水平，至少有4个观察值在7000 h以上，至少有1个观察值在9000 h以上。

D.由实验数据得出一组压力随时间衰减的曲线，并外推。

E.20℃的试验曲线外推至50年所对应的压力就是MRS。

图1 PVC-U 250的预测强度参考曲线Fig.1 Reference curves of the predicted strength of PVC-U 250

PVC-U 250的预测强度参考曲线见图1。(引自ISO 1452-1:2009,Plastics piping systems for water supply and for buried and above-ground drainage and sewerage under pressure—Unplasticized poly(vinyl chloride)(PVC-U)Part 1:General

PVC是一种很好的材料，但由于认识上的一些误区，被有意、无意地污名化，还由于因无知而无畏，因无畏而粗制滥造,使得近年来，我国PVC制品的用量明显下滑。PVC门窗型材步入不景气，PVC给水管几乎无人问津,这些现象，难道还不应该引起我们的警醒！

PVC行业的发展，不仅影响到PVC的从业者能否步入小康，更是关系到资源能否得到合理使用！

因此，要呵护PVC！