无规共聚聚丙烯（PP-R）管材熔融温度及静液压强度质量比对及评价分析

【摘要】本文简述了无规共聚聚丙烯管材的应用及国内外标准体系情况，并通过在不同领域随机采集样品的方式对不同渠道、产地的产品开展熔融温度、静液压强度项目的质量比对，深入研究辽宁省内产品在行业内的优势、不足与短板，精准发现其中问题并提出质量提升工作建议。

【关键词】聚丙烯管材；质量比对；熔融温度；静液压强度

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.01.032

Comparison and Evaluation of Melting Temperature and Hydrostatic Strength and Mass of Random Copolymer Polypropylene （PP-R） Pipe

LIU Hongbo

（Liaoning Institute of Product Quality Inspection， Shenyang 110144， China）

Abstract： This paper briefly describes the application of the random copolymer polypropylene pipe and the standard system at home and abroad， and carries out quality comparison of melting temperature and hydrostatic strength items of products from different channels and places by random sample collection in different fields， in-depth research on the advantages， shortcomings and shortcomings of products in Liaoning province in the industry， accurately discover the problems and put forward suggestions for quality improvement.

Keywords： polypropylene pipe； quality comparison； melting temperature； hydrostatic strength

冷热水用聚丙烯管材是目前建筑物给水系统中常用的塑料管道产品之一，由于分子结构的差异性主要分为PP-H（均聚聚丙烯）、PP-B（耐冲击共聚聚丙烯）和PP-R（无规共聚聚丙烯）三种类型，其中PP-R管材由于其耐热性能好，温度适用范围广而被广泛使用，PP-R管材具有密度小、力学性能均衡、抗腐蚀、耐热性高、清洁卫生、连接密封性好、施工和维修方便等诸多特点，主要用于建筑物内冷热水管道系统，包括饮用水和采暖管道系统等。人们日常生活中经常使用的聚丙烯管材就是PP-R管材。PP-B和PP-H管材只作为特殊领域应用，目前市面上也很难见到相关产品。

1.1国内外标准总体情况

目前聚丙烯管材产品在我国的执行标准为GB/T18742.2—2017《冷热水用聚丙烯管道系统第2部分：管材》。该标准于2018年5月1日起实施，取代了之前已经实施了近15年的2002版标准。新标准的发布和实施提高了产品的准入门槛，并在产品性能方面提出了更高的要求，为国际贸易提供了更多便利。我国的国家标准是在ISO 15874-2：2013的基础上结合我国的国情和产品实际进行了修改。此外，聚丙烯管材在国外还有DIN标准及ASTM标准等，具体情况见表1。

1.2国内外标准的差异性

对上述聚丙烯管材产品的技术标准进行对比发现，几个国外标准在技术指标上有一定的相似性，但在技术要求上与我国的国家标准有较大差异，我国的标准在制定时充分参考ISO标准中的相关要求，增加了新材料PP-RCT，同时增加了“熔融温度”等6项重要技术指标，完善了系统适用性的内容，使我国标准与国际标准能够紧密联系。同时，在标准中一些重要的指标要求与国际标准保持一致，并结合我国的国情和产品实际，避免因不加分析、不经验证、不切实际地照搬国际标准而造成标准无法应用的问题。

通过不同渠道采集我省的生产企业、国内知名品牌、省外产品及国外产品，针对产品检验中出现不合格情况较多的熔融温度和静液压强度项目的检验比对试验，通过对比试验结果，找出产品之间的性能差异，并进行原因分析。

2.1样品采集渠道

本次针对PP-R管材的产品质量比对共计采集40批次样品，其中采集我省生產企业的产品20批次，采集外省及国外的产品20批次，样品来源渠道主要通过省内生产企业购买、省内流通市场购买及网络平台购买3种方式获取。

2.2比对试验项目的设置

为便于试验结果的对比分析，将我国执行的国家标准GB/T 18742.2—2017《冷热水用聚丙烯管道系统第2部分：管材》作为主要技术指标依据，结合GB/T 32463—2015《聚丙烯（PP-R、PP-B、PP-H）管材、管件材质鉴别方法》等试验方法技术标准，共设置3项比对试验项目，细项目及检测方法见表2。

3.1静液压强度

静液压强度是PP-R管材产品最为重要的物理性能指标，无论在我国标准还是国外标准中，均分为多个试验条件，试验温度分别为20℃和95℃，在不同的试验温度下对应的静液压应力不同。静液压应力是以水为介质，管材受内压时管壁内的环应力，是进行静液压试验时计算试验压力的基础参数。达到标准中静液压强度的技术指标是保证管材产品能够长时间使用的基础保证，GB/T 18742.2—2017中的静液压应力参数是参考ISO标准设定的，在本次比对中为了进一步验证及对比各个产品静液压强度的差异性，在原有标准试验条件的基础上进行了加严试验，具体试验条件见表3。

由上表可以看出，本次比对试验所采用的静液压应力参数相对标准中所规定的数值，在20℃，1 h项目上提高了18.75%，在95℃，165 h上提高了18.42%，试验参数的设定也是经过了充分调研验证，咨询了标准起草的有关专家，参考了“浙江制造”等标准的基础上确定的。本次比对试验首先按照比對试验参数进行试验，若在试验过程中试样破坏，则按照国家标准规定的参数重新进行试验，其中95℃静液压试验首先采用4.5 MPa的环应力进行165 h试验，若试验未通过，则采用4.3 MPa的环应力进行165 h试验，若试验仍未通过，则采用国家标准中规定的95℃，165 h试验环应力3.8 MPa进行最后试验，通过多参数的静液压试验对比，找出各个产品之间静液压强度的差异性。

在20批次省内产品中，有8批次产品通过了（20℃、1 h、19.0 MPa）和（95℃、165 h、4.5 MPa）双项静液压强度加严测试，这8批次产品的静液压强度远高于标准要求；4批次产品虽未通过（20℃、1 h、19.0 MPa）测试，但符合标准规定的（20℃、1 h、16.0 MPa）和（95℃、165 h、4.5 MPa）加严测试通过，95℃条件下静液压强度指标也高于标准要求；2批次产品虽然未能通过（20℃、1 h、19.0 MPa）和（95℃、165 h、4.5 MPa）的加严测试，但通过了（20℃、1 h、16.0 MPa）测试，也通过了（95℃、165 h、4.3 MPa）测试，证明2批次的静液压强度指标也满足标准要求，同时在95℃条件下的静液压强度略高于标准要求；6批次样品虽然通过了（20℃、1 h、19.0 MPa）或（20℃、1 h、16.0 MPa）测试，但是95℃条件下的静液压强度测试在4.5、4.3、3.8 MPa的试验参数下均未通过测试，证明该6批次产品均为不合格产品。

在17批次省外产品中，有7批次产品通过了（20℃、1 h、19.0 MPa）和（95℃、165 h、4.5 MPa）双项静液压强度加严测试，这7批次产品的静液压强度远高于标准要求；6批次产品通过了其中一项加严测试，静液压强度指标略高于标准要求；4批次样品虽然通过了（20℃、1 h、19.0 MPa）或（20℃、1 h、16.0 MPa）测试，但是95℃条件下的静液压强度测试在4.5、4.3、3.8 MPa的试验参数下均未通过测试，证明该4批次产品均为不合格产品。

在3批次国外产品中，有2批次产品通过了（20℃、1 h、19.0 MPa）和（95℃、165 h、4.5 MPa）双项静液压强度加严测试，这2批次产品的静液压强度远高于国家标准、ISO标准及DIN标准中静液压强度的指标要求；1批次产品在95℃条件下静液压强度均未通过测试，证明该批次产品不合格。

通过对比省内外及国外产品的静液压强度的试验结果来看，可以进一步分辨出不同产品之间的性能差异，国内知名品牌产品在静液压强度项目上保持了较高的质量水平，没有出现不合格情况。一些省内产品的静液压强度指标与国内知名品牌产品相当，并且通过了双加严的测试要求。但相对省外产品，省内产品出现该项目不合格的比例较高，满足产品标准要求是衡量产品质量优劣的基本要求，尤其是在静液压强度项目上，虽然有些产品通过了20℃条件下的加严测试，但这并不能保证其长时间使用后的静液压性能，尤其是在高温条件下长期使用可能导致产品性能指标的下降，从而导致产品出现质量安全隐患。

3.2熔融温度

熔融温度是相比2002版国家标准及ISO标准等国际标准新增的一项重要的性能指标，该项也是新版国家标准实施后在监督抽查中出现不合格情况最多的检验项目。PP-R管材虽然具有很好的耐高温性能和耐压强度，且高温蠕变性能好，但它的一个缺点就是低温脆性高，因此在北方地区气温较低的季节使用时由于运输、装卸、施工等环节野蛮操作、抛摔等原因造成PP-R管材破损，而PP-B耐低温性能较好，但长期耐高温的性能较差。由于市场及广大消费者对PP-R管材的接受及认可程度更高，所以出现了部分企业在管材标志上明示为PP-R，实际却添加了诸如B240、8101等PP-B原料或全部使用PP-B原料生产冒充PP-R产品的情况。这样生产出的管材虽然在低温耐冲击性能方面有所改善，一定程度上可以避免运输、安装、装卸等环节管材破裂的问题，但按照国家标准中PP-R的检验参数进行检验时，95℃静液压强度相关的检验项目极易出现不合格情况，因此在新标准中增加了熔融温度指标，该项目是判定产品为何种材料最直接的方法之一，增加该指标要求能够规范市场，约束控制生产企业在材料中随意添加其他材料和冒充其他材料。GB/T 32463—2015《聚丙烯（PP-R、PP-B、PP-H）管材、管件材质鉴别方法》标准中，也将差示扫描量热法（DSC）分析作为鉴别聚丙烯管材产品材质的重要方法，通过DSC曲线上峰值温度来鉴别产品材质。

20批次省内产品中有6批次检验结果超过148℃，最大检测结果为166.36℃，远远超过标准要求，6批次产品中有5批次产品采购于流通市场，1批次采购于生产企业。省内产品熔融温度散点见图1。

20批次省外及国外产品中同样有6批次产品的检验结果超过148℃，其中省外产品5批次，国外产品1批次，最大检测结果为164.25℃。省外及国外产品熔融温度散点见图2。

通過上述比对检验结果可以看出，熔融温度依然是PP-R管材产品出现不合格情况最多的项目，不合格产品的结果有很多都超过了160℃，该特征点温度应该是PP-B的峰值温度，说明还是有一些企业采用PP-B原料代替PP-R生产；还有一些产品在检测中的DSC曲线出现“双峰”现象，说明生产时添加了2种材质的原料，从而出现了两个特征点峰值温度。以上情况都是“挂羊头卖狗肉”的现象，产品明确标示PP-R字样，而实际却非PP-R材质，广大消费者并不具备专业鉴别管材材质的能力，购买这种管材在实际使用中尤其是长时间在高温条件下使用将带来巨大的安全隐患。

4结论

我省的产品质量与省外产品的产品质量基本接近，但整体上与国内知名品牌的质量还有着一定差距。本次采集的20批次省内样品中，有15批次是直接在省内生产企业购买，省内的生产企业经过连续多年的监督抽查、专项抽查及隐患排查工作后，质量意识已经有了明显提高。在生产工艺及原料控制上都能有效把控，15批次产品中仅有1批次产品不合格，而通过流通市场购买的省内5批次样品均不合格，这种“贴牌”企业的产品质量经常出现问题，而且存在着监管的盲区。省外的知名品牌在本次比对中的表现相对较好，大部分品牌产品也通过了加严试验，证明其产品质量在国内来说确实处于一流的水平，同样一些不知名品牌的产品出现不合格情况较多。3批次国外产品的整体质量水平与我国产品的差距不大，因为现在聚丙烯原料树脂国内外牌号间的性能差异不大，国内标准的指标要求还高于国外标准，且PP-R管材在国内无论在生产设备及生产工艺上都较为成熟。

【参考文献】

[1]岳琳，马健翔.建筑用冷热水聚丙烯（PP-R）管材常见的质量问题和快速检测方法探讨[J].石河子科技，2019（4）：35-38.

[2]刘丽霞，王福永，徐晨希，等.冷热水用PP-R管材耐低温冲击性能改进方法研究[J].中国标准化，2022（20）：186-190.

[3]周建，崔伟杰，冯春妍.通过产品质量监督抽查解析PP-R管材行业存在问题[J].中国建材科技，2022，31（1）：87-89.

【作者简介】

刘鸿博，男，1982年出生，高级工程师，研究方向为塑料管道相关产品检测技术及应用。

（编辑：李钰双）