聚丁烯（PB）管道的生产和应用北京塑料工业协会 吴 念 潍坊派康管业 代占文论文提要：本文从介绍聚丁烯（PB）原料性能入手，介绍了聚丁烯（PB）管材的特点和生 产，应用技术，以及国内聚丁烯（PB）管材生产和聚丁烯（PB）管材生产设备发展的现状, 特别介绍了聚丁烯（PB）管材生产设备可以不配备熔体泵关键词：聚丁烯（PB）树脂管材生产设备熔体泵一、聚丁烯（PB）管道概况：近年来，我国建筑内用冷热水塑料管道的用量猛增，到 2007 年总量已经达到40 万吨其中 聚丙烯管道，包括PP-R、PP-B约22万吨；聚乙烯管道，包括PEX、PE-RT、HDPE、铝塑 复合管及各种钢（铜）塑复合管约12万吨；聚氯乙烯管道，包括PVC-U、PVC-C、PVC-M 约5万吨；其他管道比如聚丁烯（PB）、ABS约1万吨建设部一项调查表明，我国除去 两广等少数地区外，绝大多数属于冬冷夏热四季分明气候，有 90%的人口冬季需要采暖， 夏季需要空调，而近年发展起来具有节能、舒适等特点的地面辐射供暖正在快速普及，极大 的推动了新型塑料管材的发展展望未来，由于既定的节能国策，我国建筑内用冷热水管道 将会保持持续高速发展的强劲势头。
其中，近几年发展异常的聚丁烯（PB）管道尤其引人 瞩目其原料高昂的价位，被严格控制的原料供货渠道， “塑料黄金”的热炒，更增加了它的 神秘色彩本文即是介绍这种产品的生产和使用技术，以拨开笼罩在聚丁烯管道上神秘的面 纱聚丁烯（PB）树脂是以丁烯为原料的聚合物是一种线型分子结构的等规半结晶性聚烯烃 热塑性塑料，结晶度一般为50-55%ISO 8986-1： 1993规定了聚丁烯（PB）树脂可以是丁 烯均聚物，也可以是丁烯含量在50%以上的共聚物聚丁烯的商业产品是基于等规立构（98〜99.5%）、高分子量（平均分子量为23万〜75万） 的聚合物聚丁烯已知的有五种结晶型态变异：型态I；型态II；型态III；型态I'；型态II' 玻璃化转变温度范围从均聚物的约-20°C到高乙烯含量共聚物的-34°C熔体的结晶反应首先 产生四方晶型的亚稳态型态II；在环境温度和常压下，均聚物经过5〜7天，从型态II不可 逆地转变到孪生六方晶型的稳定状态I，对共聚物来说这一过程则需要1〜3天因此PB管 材生产下线后，需要放置5-7 天才能够出厂交付给用户；而在生产盘管时，应该平铺放置 5-7 天后再进行复卷成盘；否则盘管到了用户那里很难开卷拉直，将影响用户施工铺设。
对各种均聚物来说，型态I的熔点范围为107〜130°C，对低乙烯含量的共聚物来说熔点范 围为114〜118C，对高乙烯含量的共聚物来说熔点范围为90〜95 C转换到型态I后，均 聚物的结晶度为48〜55%，而共聚物根据乙烯含量不同结晶度为35〜45%PB 树脂一般耐酸、碱、溶剂、石蜡油和环烷油、洗涤剂和各种化学药品，但在高温下耐受 性将降低该树脂也具有良好的阻水性能和电绝缘性能该材料显示挠曲性能的范围很宽， 均聚物的拉伸模量为286MPa，高乙烯含量共聚物为52MPaPB的耐蠕变、耐环境开应力 及耐磨损都非常不错所有品级均以粒料供应熔融指数（MI）为0.4g/10min（ASTM D-1238，条件E）的PB树脂可用于加工冷热水管PB 树脂还有许多其他品级，分别可以用于生产薄膜，或者用作对其他聚烯烃树脂的冲击性能改 性剂和加工性能改性剂二、聚丁烯（PB）管道的特点本文主要讨论使用MI=0.4的聚丁烯（PB）管道专用树脂，使用标准的单螺杆挤出聚烯烃管 材生产线生产所需规格的聚丁烯（PB）冷热水管材，管件则可由标准注塑机生产聚丁烯（PB）管耐热蠕变性能和耐高温性能优异，可以在82.2C长期使用，短时间使用温 度可以高达95Co PB管道质轻、柔韧、抗冲击性好，因此被应用于建筑内冷热水系统中。
近年来国内生产的PB管道主要以荷兰巴塞尔（BASELL ）公司生产出品的聚丁烯（PB ）为 原料（灰色4237，白色4235），巴塞尔（BASELL）公司采取了与其他欧洲厂商在中国开 拓PP-R,HDPE管道专用料的敞开供应完全不同的原料供应方式，凡是希望生产聚丁烯（PB） 管道的中国企业要向巴塞尔（BASELL）公司提出申请，经巴塞尔（BASELL）公司考察认 为生产条件合格后才能够列入被供应原料的名单；此举使得在相当一段时间内国内生产聚丁 烯（PB）管道的企业一直保持在七家，管道业界称之七家联盟即：乔治-费歇尔、伟星、爱 康、安固，宇信，华源亚太，北方精达（后来又增加一个'川路”）等巴塞尔（BASELL） 公司严格控制原料供应使得市场上的聚丁烯（PB）管道产品只能来自这七家企业，有效的 控制住让国内塑料管材界一直头疼不已的作假问题，也就保住了聚丁烯（PB）管道的信誉， 维持住原料和产品的高昂价位和高额利润并且由于国家标准GB/T 19473.1-2004的及时 制定，使得聚丁烯CPB）管道生产和应用有标准可依，从而使得我国PB管道的发展一直比 较健康但是市场规律不是任何人能够控制的，最近几年来，日本'三井”扩大聚丁烯（PB）树脂产 能后，开始在中国市场推广聚丁烯（PB）管道专用料，潍坊派康、廊坊东洋等采用三井原 料生产PB管材的公司也迅速崛起，因此巴塞尔（BASELL）公司对中国聚丁烯（PB）树脂 的垄断已经被打破，今后国内聚丁烯（PB）管道生产和销售市场必定面临从新洗牌。
PB 管道具有以下特点：1、 重量轻，柔软性好，施工方便：PB管道重量为镀锌钢管的1/5左右，易于搬运，柔韧， 最小弯曲半径为6D（D:管外径），采用热熔连接，也可以采用机械式连接，施工方便；2、 耐久性能好，无毒无害：由于其分子量很高，分子结构稳定，在没有紫外线照射的情况 下，使用寿命不低于50年，且无毒无害；3、 抗冻耐热性好：在-20°C的情况下，还能够保持有较好的低温抗冲击性能，解冻后，管材 能恢复原样；在82C的情况下，各方面的性能仍保持得较好；4、 管壁光滑，不结垢：同镀锌管比较，可增加水流量30%；5、 连接方式先进：连接方式为一体化热熔连接，因此在埋设时，可避免因温度变化和水锤 现象引起管的移动及连接处的渗漏；PB管件是注塑生产的，国内开始时只能够生产全塑管 件，近几年，由于技术不断进步，国内已经能够生产带金属嵌件的管件，实现了PB管件的 系列化，大大推进了 PB管道系统的应用6、 易于维修：PB管埋设时，不与混凝土粘接出现损坏时，可通过更换管道进行快速维修 不过塑料管道埋设最好还是采用套管（即管中管）方式，首先在PB管外套上PVC单壁波 纹管，然后再进行埋设，这样日后的维修才能够有保障。
三、聚丁烯（PB）管道的性能和应用1、BASELL 4235 PB 树脂特性物理性能ASTM单位数值备注熔融指数D1238g/10min0. 4密度D1505g/cm30. 937介电常数D150-65T2. 50熔点DTAC124-126软化点D1525C113热膨胀系数D696mm/m.C0. 13导热系数C177w(m.C)0. 22熔解热DSCKJ/kg100屈服点D638Mpa17. 6抗拉强度D638Mpa33. 4断裂延伸率D638%280弹性模量D638Mpa265脆化温度D746°C-212、三井 PB 树脂特性项目管材普通掺混M0200薄膜M1600SAAM801NM4121熔体指数，g/10min0.030.41.81.0密 度， g/cm30.9150.9250.9150.910颜色本色黑八、、本色本色屈服拉伸强度， MPa18.1316.66（170）13.72（140）13.72（kgf/cm2）（135）（140）断裂拉伸强度， MPa41.1633.32（340）31.36（320）38.22（kgf/cm2）（420）（390）断裂伸长率， %280280350200拉升弹性模量， MPa392落镖冲击强度， F50， g264.6（2700）245（2500）50（kgf/cm2）（4000）薄膜厚 25um 200Izod 冲击强度不断裂不断裂50um 380肖氏硬度D61D60D55100um 500耐应力开裂不断裂不断裂不断裂撕裂强度熔点, C129125125431kN/m（440kgf/cm）催化温度，C-20-18透气性，维卡软化点，C121113ml.mm/m2.d.MPa热膨胀系数， 1/C1.4x10-41.3x10-4（ml.mm/m2.d.atm）氧气 1480 （150）氮气 394 （40）二氧化碳 3158 （320）水蒸气39.48g.mm/m2.d.MPa体积电阻，Q.cm>1017101710174g.mm/m2.d.atm)10173、 聚丁烯（PB）管道的主要应用领域1） 生活用水的冷热水管，直饮水工程用管，保证水质无二次污染；2） 采暖用管材，可用于连接暖气片等高温辐射采暖系统，亦适用于地板、墙壁辐射采暖等 低温采暖系统及空调用管道系统；3） 太阳能住宅温水管，用于太阳能住宅的温水和取暖配管；4） 融雪用管，适用于公路、停车场下面作为除冰雪用加热配管；5） 工业用管，因材料耐化学腐蚀性强，无毒无味，可用作化学工程、食品加工、工业用水 等领域。
4、 阻氧型聚丁烯（PB）管道在暖通空调领域， PB 管道具备其它塑料所无法比拟的优越特性但聚丁烯管道的透氧率稍 高，热水管路中如果含有较多的氧，容易对系统中的金属管件等装置产生腐蚀，对于联接金 属暖气片的高温采暖系统就更为不利另外，虽然管道内壁光滑，不结垢；但实践证明：在 使用3〜5年后，管材的内壁会附着一层很薄的生物粘泥，在这层粘泥完全覆盖管内壁后， 管壁会很快缩径，水流阻力加大，水流量锐减；天长日久，还会堵塞管道管道的清洗很困 难，只能用机械法清洗，其他方法如化学法等很难见效这是因为水中富含的氧导致了微生 物繁殖，而管道的透氧率高意味着管道会呼吸，促使微生物大量繁殖死去的微生物大量堆 积就形成了生物粘泥因此，必须采用阻氧技术，抑制微生物的繁殖，从而有效保证管道的 使用安全目前市市场上有两种阻氧型PB管道，均采用很薄（只有10丝左右）的乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）树脂层做阻氧层一种是三层结构阻氧PB管，即在PB管道外均匀涂覆一层热 熔胶和EVOH树脂层，从外向内的结构是：阻氧层/热熔胶/PB树脂，20*2.0管材壁厚设计 尺寸是：0.10/0.05/2.0 mm由于EVOH树脂较易吸潮且吸潮后的EVOH树脂阻氧能力会大 大降低，加之施工时对表面易有划伤，因此阻氧作用会降低；因此三层结构阻氧PB管不是 完整意义上的阻氧管。
另一种是五层共挤阻氧PB管，其中，内层PB较厚，起承压作用， 外层PB较薄，起保护和熔接作用，结构是：PB树脂/热熔胶/阻氧层/热熔胶/PB树脂，20*2.0 管材壁厚设计尺寸是 0.60/0.05/.010/0.05/1.40；不难看出，这种管道。