耐熱聚乙烯作為塑料類管材，其與鋼管、鐵管等傳統(tǒng)金屬管材相比，不僅具有良好的穩(wěn)定性、耐腐蝕性以及連接可靠性，同時(shí)還具有節(jié)能、不結(jié)垢、安裝簡單和施工方便的特點(diǎn)，能夠滿足地板采暖系統(tǒng)內(nèi)部管道的各方面要求。由此可見，未來耐熱聚乙烯管材在城市采暖工程中的廣泛應(yīng)用已經(jīng)成為必然趨勢，而對于耐熱聚乙烯管材性能與加工工藝的研究，也是非常必要且具有現(xiàn)實(shí)意義的。

耐熱聚乙烯

耐熱聚乙烯又稱 PE-R（Polyethylene of raised temperature resistance）,是一種由乙烯單體與辛烯單體經(jīng)過茂金屬催化聚合而成的非交聯(lián)聚乙烯材料，屬于可控制的支鏈分布結(jié)構(gòu)，通常被用于制作地?zé)峁懿幕蚶錈崴┧艿馈?/span>

從材料結(jié)構(gòu)上來看，由于乙烯單體與辛烯單體在聚合時(shí)均能夠形成較長的支鏈，且支鏈上存在6個(gè)碳原子C （支鏈長為6C）,因此耐熱聚乙烯材料的鏈段數(shù)目會(huì)比較多，支鏈化程度也非常高，很容易在長支鏈相互纏繞的狀態(tài)下形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與聚乙烯材料的常規(guī)結(jié)構(gòu)相比，立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的材料具有更好的力學(xué)性能，能夠有效提高自身對外應(yīng)力的抵抗能力，而耐熱聚乙烯材料也因此具備了良好的熱穩(wěn)定性以及抗裂紋能力。

耐熱聚乙烯（PE-RT）管材性能特點(diǎn)

01、柔韌性

受結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的影響，耐熱聚乙烯管材通常都具有著很高的柔韌度，不僅能夠輕易進(jìn)行彎曲、盤卷，彎曲半徑小最高可達(dá)管外徑的5倍，同時(shí)在彎曲狀態(tài)下，其外部應(yīng)力也能夠被分散到管材的各個(gè)部位上，基本不會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況。憑借這一特點(diǎn)，耐熱聚乙烯管材在地?zé)岵膳到y(tǒng)建設(shè)中的鋪設(shè)十分簡單、方便，施工人員只需按照管道線路長度要求及管材質(zhì)量要求準(zhǔn)備足夠的耐熱聚乙烯管材即可，而無需考慮管道線路轉(zhuǎn)彎、管道銜接等問題，能夠極大地提高管道鋪設(shè)施工效率。

另外，由于耐熱聚乙烯管材能夠長期保持彎曲、盤卷狀態(tài)而不會(huì)損壞，因此鋪設(shè)時(shí)對于管材的使用量也會(huì)大大減少，管材浪費(fèi)現(xiàn)象很少出現(xiàn)，這對于施工成本控制有著很大的幫助。

02、長期熱穩(wěn)定性

耐熱聚乙烯管材作為地?zé)峁┡艿赖某Ｓ霉懿?，其?jīng)常會(huì)用于輸送熱水，因此長期熱穩(wěn)定性是非常好的。常規(guī)管材在長期接觸熱水且處于高溫環(huán)境的情況下，通常都會(huì)出現(xiàn)熱老化現(xiàn)象，具體可表現(xiàn)為拉伸屈服強(qiáng)度下降、斷裂標(biāo)稱應(yīng)變就降低，這樣就很容易導(dǎo)致管道損壞。

而耐熱聚乙烯管材即使處于100T左右的高溫環(huán)境下上千小時(shí)，其斷裂標(biāo)稱應(yīng)變也能夠保持在較高水平，拉伸屈服強(qiáng)度則會(huì)有所增加，這正是耐熱聚乙烯管材具有長期熱穩(wěn)定性的表現(xiàn)。

03、散熱性

耐熱聚乙烯管材不僅具有良好的長期熱穩(wěn)定性，能夠作為熱水長期運(yùn)輸管道，同時(shí)還擁有較強(qiáng)的散熱性，能夠?qū)⒐艿纼?nèi)部的熱量迅速傳遞到外部空間，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)有效供暖，而這也正是耐熱聚乙烯管材能夠用于地面供暖系統(tǒng)的重要原因之一。

管材散熱性能主要由材料導(dǎo)熱系數(shù)決定，當(dāng)前常見聚乙烯塑料管材的導(dǎo)熱系數(shù)一般在0.15 wt/m-k~0.25 wt/m-k, 而耐熱聚乙烯管材的導(dǎo)熱系數(shù)則可以達(dá)到0.4 wt/m-k,這意味著在同等條件下，耐熱聚乙烯管材內(nèi)熱水的散熱速度要遠(yuǎn)快于交聯(lián)聚乙烯管材等其他同類管材,如果應(yīng)用到地面采暖系統(tǒng)中,室內(nèi)采暖效果必然會(huì)大大提升。

04、可回收性

從加工過程上來看,耐熱聚乙烯管材的加工流程雖然比較復(fù)雜,但并未添加任何有毒助劑,同時(shí)無論是聚乙烯單體還是辛烯單體、茂金屬催化劑,都屬于無毒害物質(zhì),這使得耐熱聚乙烯管材具有良好的可回收性,在廢棄后仍可以回收加工并進(jìn)行再利用,不僅不會(huì)對環(huán)境造成污染,同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)資源的有效節(jié)約。

05、熔體強(qiáng)度高

熔體強(qiáng)度是指聚合物在熔融狀態(tài)下支持自身質(zhì)量的能力,是決定材料加工成型的關(guān)鍵因素,如果材料熔體強(qiáng)度過低,那么加工時(shí)就很可能在高速牽引狀態(tài)下變形,而耐熱聚乙烯管材的熔體強(qiáng)度通常在0.2 N ~ 0.25 N,與其他同類管材相比較高,基本能夠滿足加工時(shí)的高速牽引生產(chǎn)需求,管材加工后的尺寸也比較穩(wěn)定。

耐熱聚乙烯（PE-RT）管材的加工工藝

01、加工工藝原理與流程

耐熱聚乙烯管材的加工通常會(huì)先以中密度聚乙烯單體與辛烯單體為材料，加入茂金屬作為催化劑將二者聚合，形成特殊的線型中密度乙烯共聚物，之后加入一定劑量的助劑，就可以將乙烯共聚物塑化，并在模具中擠出圓形斷面的熱塑性加熱管，得到加熱管后按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)尺寸將其放入相應(yīng)的定徑套中灑水冷卻，就可以得到成型的耐熱聚乙烯管材。

從加工流程上來看，耐熱聚乙烯管材的加工可以大致分為原料添加、擠出、真空定徑、噴淋冷卻、高速牽引、切割和質(zhì)檢幾個(gè)步驟，在質(zhì)檢階段，如管材尺寸規(guī)格、質(zhì)量性能均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，可以將其盤卷打包入庫，如質(zhì)檢不合格，則應(yīng)將管材粉碎并作為回制料加入到原料之中。

02、原料選用

耐熱聚乙烯管材的原料生產(chǎn)技術(shù)難度較高，其產(chǎn)品主要包括美國陶氏、韓國SK、歐洲道達(dá)爾等，不同品牌的產(chǎn)品在整體質(zhì)量上并不存在太大差異，加工時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，但在原料的物理性能控制上，需要重點(diǎn)關(guān)注熔融指數(shù)、密度、拉伸屈服度、拉伸斷裂應(yīng)力、斷裂伸長率、導(dǎo)熱系數(shù)和熱膨脹系數(shù)等幾項(xiàng)指標(biāo)，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對原料的多項(xiàng)物理性能指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。

例如原料密度通常應(yīng)在0.93以上，導(dǎo)熱系數(shù)與熱膨脹系數(shù)分別應(yīng)穩(wěn)定保持在0.4 wt/m-k, 1.85 10-4/Ko

03、廢料處理

在耐熱聚乙烯管材的加工生產(chǎn)過程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生下線廢料（不合格管材），這些下線廢料雖然因質(zhì)量、規(guī)格等方面問題而無法直接投入使用，但由于耐熱聚乙烯管材本身具有可回收特點(diǎn)，因此可在生產(chǎn)管材的同時(shí)對潔凈的下線廢料進(jìn)行收集，并定期統(tǒng)一進(jìn)行粉碎處理，處理后得到的粉碎材料可極少量地加入到加工生產(chǎn)原料中，具體添加量應(yīng)控制在原料總量的10%以內(nèi)，以保證管材的長期安全性。

04、下料操作

耐熱聚乙烯管材雖然加工環(huán)節(jié)較多，但加工生產(chǎn)速度卻比較快，因此為保證管材的成型穩(wěn)定性，必須要在下料階段采用強(qiáng)制進(jìn)料系統(tǒng)，對下料段進(jìn)行強(qiáng)制冷卻與開槽處理，這樣一來，擠出機(jī)的進(jìn)料速度與進(jìn)料密實(shí)度能夠保持穩(wěn)定，下料段溫度也可以控制在80℃- 100℃，基本不會(huì)出現(xiàn)管材內(nèi)壁厚度不均、管材與定徑套黏連的情況。

05、溫度與主機(jī)速度控制

經(jīng)過強(qiáng)制冷卻處理后，耐熱聚乙烯管材原料雖然在下料時(shí)溫度比較穩(wěn)定，但在之后的加工過程中，其溫度卻很容易出現(xiàn)變化，因此加工時(shí)必須要對直接與原料接觸的加工設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的溫度控制，以免因溫度變化過大而影響管材成型。例如在原料塑化階段，料筒溫度應(yīng)控制在190℃- 205℃, 并根據(jù)加熱段數(shù)對溫度進(jìn)行緩慢提升；而在管材擠出階段，則需要將擠出機(jī)連接體的溫度控制在200℃- 205℃；口模溫度需要根據(jù)管材成型情況及外觀亮度決定，但通常應(yīng)控制在 190℃- 215℃。

另外，對于主機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)采用獨(dú)立襯套結(jié)構(gòu)，同時(shí)以高效率變頻電機(jī)為動(dòng)力，提升主機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，轉(zhuǎn)速一般應(yīng)達(dá)到150 RPM,這樣才能夠保證管材的穩(wěn)定、高速擠出。

06、熔體壓力控制

受耐熱聚乙烯材料的分子量分布的特點(diǎn)影響，管材加工時(shí)對于熔體壓力同樣有非常嚴(yán)格的要求。一方面，由于耐熱聚乙烯材料的分子量較為密集，彈性模量也比較高，因此在熔體壓力較大的情況下，一旦管材變形幅度過大，那么在材料彈性恢復(fù)程度小、恢復(fù)速度快的情況下，管胚就很容易出現(xiàn)表面粗糙、離模膨脹和表面開裂等情況，因此必須要將熔體壓力控制在35 MPa以下。

另一方面，熔體壓力與耐熱聚乙烯管材的融合線消除度、密實(shí)度、擠出穩(wěn)定性密切相關(guān)，如果熔體壓力不足，那么管材同樣容易出現(xiàn)融合線明顯、密實(shí)度不足等問題，因此熔體壓力還需在20 MPa以上。

07、真空度控制

在耐熱聚乙烯管材的加工中，真空度通常與管材的公稱外徑標(biāo)準(zhǔn)與管系列值相關(guān)，因此加工時(shí)必須要提前對管材的公稱外徑與管系列值進(jìn)行了解，在確定參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)后，再選擇合適的真空度進(jìn)行加工。一般來說，耐熱聚乙烯管材加工的真空度都會(huì)保持在-0.02 MPa - 0.04 MPa，如果管材公稱外徑較大或管系列值較小，可以適當(dāng)提升真空度，反之應(yīng)適當(dāng)降低真空度。

08、管材焊接

耐熱聚乙烯管材的常用焊接工藝主要分為熱熔承插焊接與熱熔對接焊接2種，其中，熱熔承插焊接需要注意對熱熔機(jī)溫度進(jìn)行控制（通常應(yīng)在250℃- 260℃），并把握好管材承插時(shí)間、承插速度以及從模頭中的拔出時(shí)機(jī)，其中拔出時(shí)機(jī)應(yīng)以達(dá)到承插深度為準(zhǔn)。而熱熔對接焊接則需要先將需要對接的管材準(zhǔn)確固定在指定位置，之后銑平管材端面并進(jìn)行焊機(jī)加熱板的預(yù)熱，開始熱熔對接后需要注意觀察焊接處的管材卷邊情況，控制好卷邊厚度以及兩端的融合程度。達(dá)到焊接要求后，則可移開加熱板加力，待兩端完全成為一體，再解開固定裝置，完成焊接。

優(yōu)勢

耐熱聚乙烯管材與其他聚乙烯管材相比，其散熱性、長期熱穩(wěn)定性、可回收性、柔韌性等各方面管材性能都具有明顯的優(yōu)勢，未來只要能夠在生產(chǎn)過程中掌握好肥料處理、溫度控制、真空度控制和熱熔焊接等加工工藝要點(diǎn)，就必然能夠使這種新型管材得到更為廣泛的應(yīng)用，并發(fā)揮出更好的應(yīng)用效果。

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