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1、塑料及塑料管材基础知识 高分子材料 定义 具有重复单元的大分子 CH2 CH2 n分类 橡胶 塑料和纤维合成高分子 天然高分子 塑料的定义 塑料是指以树脂 或在加工过程中用单体直接聚合 为主要成分 以增塑剂 填充剂 润滑剂 着色剂等添加剂为辅助成分 在加工过程中能流动成型的材料 塑料主要有以下特性 大多数塑料质轻 化学稳定性好 不会锈蚀 耐冲击性好 具有较好的透明性和耐磨耗性 绝缘性好 导热性低 一般成型性 着色性好 加工成本低 大部分塑料耐热性差 热膨胀率大 易燃烧 尺寸稳定性差 容易变形 多数塑料耐低温性差 低温下变脆 容易老化 某些塑料易溶于溶剂 塑料的分类 1 按使用特性分类根据名种塑
2、料不同的使用特性 通常将塑料分为通用塑料 工程塑料和特种塑料三种类型 通用塑料 一般指产量大 用途广 成型性好 价格便宜的塑料 如聚乙烯 聚丙烯 酚醛等 工程塑料 一般脂能承受一定外力作用 具有良好的机械性能和耐高 低温性能 尺寸稳定性较好 可以用作工程结构的塑料 如聚酰胺 聚砜等 特种塑料2 按理化特性分类根据各种塑料不同的理化特性 可以把塑料分为热固性塑料和热塑料性塑料两种类型 热固性塑料热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶 熔 特性的塑料 如酚醛塑料 环氧塑料等 热固性塑料又分甲醛交联型和其他交联型两种类型 热塑料性塑料热塑料性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化
3、的塑料 如聚乙烯 聚四氟乙烯等 热塑料性塑料又分烃类 含极性基因的乙烯基类 工程类 纤维素类等多种类型 烃类塑料 含极性基因的乙烯基类塑料 热塑性工程塑料 主要包括聚甲醛 聚酰胺 聚碳酸酯 ABS 聚苯醚 聚对苯二甲酸乙二酯 聚砜 聚醚砜 聚酰亚胺 聚苯硫醚等 聚四氟乙烯 改性聚丙烯等也包括在这个范围内 热塑性纤维素类塑料 3 按加工方法分类根据各种塑料不同的成型方法 可以分为膜压 层压 注射 挤出 吹塑 浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型 给排水管材基本知识 分类 三大类 金属管材 非金属管材 复合管材非金属管材 塑料管材 钢筋混凝土管材塑料管材 钢筋混凝土管材 抗裂性能好 耐土壤电流侵蚀比金
4、属管好 抗震性能好 密封性不好 管材料 PE篇 常见的塑料 PVC 硬聚氯乙稀 PVC U 软聚氯乙稀 PVC P 氯化聚氯乙稀 PVC C PE 低密度 高压 聚乙烯 PE LD 中密度 中压 聚乙烯 PE MD 高密度 低压 聚乙烯 PE HD 线形低密度聚乙烯 PE LLD 交联聚乙烯 PE X PP 均聚聚丙烯 PP H I型 共聚 氯化 聚丙烯嵌段共聚聚丙烯 PP B II型 无规共聚聚丙烯 PP R III型 1ABS塑料 2聚烯烃塑料 管材料分类 一 用途上分类 给水管材 排水管材 燃气管材等二 承压方式上分类 承压管道 无压管道三 从基体树脂材料分类 聚乙烯复合管 聚乙烯铝塑复
5、合管 聚乙烯钢带增强管等 聚乙烯 PE塑料 聚乙烯 英文名称 Polyethylene比重 0 94 0 96g cm3物料性能 耐腐蚀性 电绝缘性 尤其高频绝缘性 优良 可以氯化 辐照改性 可用玻璃纤维增强 低压聚乙烯的熔点 刚性 硬度和强度较高 吸水性小 有良好的电性能和耐辐射性 高压聚乙烯的柔软性 伸长率 冲击强度和渗透性较好 超高分子量聚乙烯冲击强度高 耐疲劳 耐磨 PE HD高密度聚乙烯 化学和物理特性 PE HD的高结晶度导致了它的高密度 抗张力强度 高温扭曲温度 粘性以及化学稳定性 抗冲击强度较低 PH HD的特性主要由密度和分子量分布所控制 适用于注塑模的PE HD分子量分布很
6、窄 密度为0 91 0 925g cm3 第一类型PE HD 密度为0 926 0 94g cm3 为第二类型PE HD 密度为0 94 0 965g cm3 为第三类型PE HD 该材料的流动特性很好 MFR为0 1到28之间 分子量越高 PH LD的流动特性越差 但是有更好的抗冲击强度 PE HD很容易发生环境应力开裂现象 可以通过使用很低流动特性的材料以减小内部应力 从而减轻开裂现象 PE HD当温度高于60 时很容易在烃类溶剂中溶解 但其抗溶解性比PE LD还要好一些 PE LD低密度聚乙烯 LDPE 典型应用范围 碗 箱柜 管道联接器PE LD特别适合于使用热流道模具 化学和物理特性
7、 商业用的PE LD材料的密度为0 91 0 94g cm3 PE LD对气体和水蒸汽具有渗透性 热膨胀系数很高不适合于加工长期使用的制品 如果PE LD的密度在0 91 0 925g cm3之间 那么其收缩率在2 5 之间 如果密度在0 926 0 94g cm3之间 那么其收缩率在1 5 4 之间 当前实际的收缩率还要取决于注塑工艺参数 PE LD在室温下可以抵抗多种溶剂 但是芳香烃和氯化烃溶剂可使其膨胀 同PE HD类似 PE LD容易发生环境应力开裂现象 PE LLD线性低密度聚乙烯 LLDPE 线性低密度聚乙烯在结构上不同于一般的低密度聚乙烯 因为不存在长支链 LLDPE的线性度取决
8、于LLDPE和LDPE的不同生产加工过程 共聚过程生成的LLDPE聚合物具有比一般LDPE更窄的分子量分布 同时具有线性结构使其有着不同的流变特性 LLDPE的熔融流动特性适应新工艺的要求 特别是用薄膜挤出工艺 可产出高质的LLDPE产品 LLDPE应用于聚乙烯所有的传统市场 增强了抗伸 抗穿透 抗冲击和抗撕裂的性能使LLDPE适于作薄膜 它的优异的抗环境应力开裂性 抗低温冲击性和抗翘曲性使LLDPE对管材 板材挤塑和所有模塑应用都有吸引力 LLDPE最新的应用是作为地膜用于废渣填埋和废液池的衬层 应用LLDPE的一些薄膜市场 例如生产袋子 垃圾袋 弹性包装物 工业用衬套 巾式衬套和购物袋 这
9、些都是利用改进强度和韧性后这种树脂的优点 透明薄膜 例如面包袋 一直由LDPE占统治地位 因为它有更好的浊度 然而 LLDPE与LDPE的共混物将改进强度 抗穿透性和LDPE薄膜的刚度 而不显著影响薄膜的透明度 注塑和滚塑是LLDPE最大的两个模塑应用 这种树脂优越的韧性和低温 冲击强度理论上适于废物箱 玩具和冷藏器具 另外 LLDPE的高抗环境应力开裂性使其适用于注塑与油类食品接触的模塑盖子 滚塑废料容器 燃料箱和化学品槽罐 在管材和电线电缆涂敷层中应用的市场较小 在这里LLDPE提供的高破裂强度和抗环境应力开裂性可满足要求 目前 LLDPE的65 70 用于制作薄膜 PE管材 特点 LDP
10、E 具有良好的柔韧性 但是 抗压耐压强度较低 所以只能用于低压力小直径的管材 它经常被制作成盘管而用于农村改水和一些非长期使用的场合 HDPE 具有较好的抗压性能 广泛应用于压力管领域 比如给水 供气 城市排水等 聚乙烯给水管 聚乙烯给水管生产 国内聚乙烯给水管材生产的品种主要有低密度聚乙烯管 高密度聚乙烯管 规格一般是 16 160mm 聚乙烯给水管材生产一般都采用单螺杆挤出机 也有少量采用双螺杆挤出机 城市给水管生产都执行GB 13663 2000国家标准 聚乙烯管应用 低密度聚乙烯管主要用于农村改水工程 电力 电缆保护 邮电通讯线路保护及其它领域 高密度聚乙烯给水管主要用于建筑物室内外给
11、水系统 目前 国内聚乙烯管用量最多是农村改水工程 占整个聚乙烯管用量的50 左右 钢带增强聚乙烯螺旋波纹管 塑料埋地排水管按所用材料分为全塑料管和钢增强塑料管 全塑料管又分为实壁管和多种结构壁管 如双壁波纹管等 钢增强塑料管也拥有几种不同的结构设计 但主要指钢带增强聚乙烯螺旋波纹管 SteelReinforcedPolyethyleneCorrugatedPipe 简称 SRPCP 目前在塑料埋地排水管领域 中小直径范围 800mm以下 的主流产品是PVC PE及PP双壁波纹管 大直径范围 800mm以上 的主流产品则是钢带增强塑料埋地排水管 聚乙烯燃气管 聚乙烯燃气管生产是按照GB15558
12、 1 燃气用埋地聚乙烯管材 标准要求 现在生产的聚乙烯燃气管材在颜色上有两种 一种为黄色管 一种为带黄色条的黑色管 埋地排水管 塑料埋地排水管按所用材料分为全塑料管和钢增强塑料管 全塑料管又分为实壁管和多种结构壁管 如双壁波纹管等 双壁波纹管生产线 四川金石东方新材料设备有限公司 钢带增强塑料埋地排水管生产技术及设备是我国于2003年独立自主开发成功的 四川金石东方新材料设备有限公司是参与研发的单位之一 钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在我国诞生以来 就以环刚度高 材料消耗少及成本低的突出优势在全国各地得到迅速推广 SRPCP管生产工艺 钢带增强聚乙烯螺旋波纹管是用连续钢带压成近似 形的螺旋钢肋 再将
13、其缠绕在内外两层热熔接的聚乙烯间而形成的 其生产工艺由我国自主开发 包括6个步骤 碳素钢带预先进行树脂涂塑 以保证钢塑粘接 一台挤出机挤出聚乙烯带料 然后缠绕并熔接成型管材的内层 涂塑钢带通过成型机 被压弯成横向断面为 形 纵向呈螺旋形的钢肋 然后缠绕并熔接在聚乙烯内层之外 另外一台挤出机挤出聚乙烯带料 然后缠绕并熔接成型管材的外层 通过各部分温度 压力和速度的控制保证各层熔接成一个牢固的整体 进行管材连续性缠绕成型 达到要求长度后锯切 SRPCP管的结构 塑料挤出的基本原理 塑料加工业是一项综合性很强的技术型产业 它涉及到高分子化学 高分子物理 界面理论 塑料机械 塑料加工模具 配方设计原理
14、及工艺控制等方面 挤出理论主要研究塑料在挤出机内的运动情况与变化规律 挤出机中塑料在一定外力作用下 于不同温度范围内出现的高聚物的三种物理状态 与螺杆结构 塑料性能 加工条件之间的关系 从而进行合理工艺控制 以达到提高塑料制品产量与质量的目的 塑料高分子材料 在恒定的压力下受热时 于不同温度范围内 出现玻璃态 高弹态 粘流态三种物理状态 一般塑料的成型温度在粘流温度以上 1 挤出成型设备 挤出机组 主机 熔融塑化物料辅机 成型并冷却控制系统 控制主辅机 保证工艺条件 实现自动化生产 挤出机示意图 二 挤出成型设备及主要技术参数 加料 在螺杆中熔融塑化 机头挤出 定型 冷却 牵引 切割 挤压系统
15、 螺杆 机筒 熔融塑化 并提供压力传动系统 电机 减速装置等 驱动螺杆 扭矩和转速 加热冷却系统 保证温度的要求 主机 口模 成型装置 是制品成型的主要成型部件定型装置 固定形状尺寸 以及保证制品的光洁度冷却装置 充分冷却防止变形牵引装置 均匀引出制品 并通过调整速度而改变尺寸切割装置 将连续挤出的制品按照要求裁成一定的长度堆放或卷取装置 用来将切成一定长度的硬制品整齐地堆放 或将软制品卷绕成卷 辅机 挤出成型的特点 1 连续成型 生产量大 生产率高 成本低 2 塑件截面恒定 形状简单 3 塑件内部组织均衡紧密 尺寸比较稳定准确 4 适用性强 除氟塑料以外 几乎能加工所有热塑性塑料和部分热固性
16、塑料 PE管材的生产线 聚乙烯管材生产线 包括挤出主机 管材模头定型装置 定型模具 冷却装置 牵引装置 切割装置 收集装置等部分 PE管材的生产设备 挤出机 PE管材的加工 最广泛使用的主机都是单螺杆挤出机 优点 提供热量大 加工温度主要热量来源 缺点 扭矩低 挤出量低 高产量依赖于大直径的螺杆 主机 挤出机 螺杆 螺杆 PE管材的生产工艺 模具一 作用 1 物料在模头里可以得到进一步的充分的混合后以均匀的熔体挤出口模 2 能提供最恰当的物料在机头内的停留时间 停留时间过短 影响熔融物料的质量 过长则会促使熔融物料的降解和交联 破坏物料原有的物理性能 3 能确保物料在机头内保持较低熔体压力和挤出稳定的平衡 4 能确保物料在机头内维持较低的料温 以防止物料在机头挤出时产生横向流动和过早地产生氧化效应 真空定型装置 真空定型装置一 作用 直接影响生产的稳定性和管材内外表面的质量 二 要求 1 能提供强力的冷却能力 2 具有各种生产条件下的稳定的真空度 3 具有稳定的水温水位控制系统 4 具有长期的防腐蚀性能 PE管材的生产设备 定径套 冷却装置 冷却装置 强力喷淋式冷却装置 特点 1 能提
