影响聚乙烯管材断裂伸长率的因素

王新宇

【摘 要】PE管以重量轻、耐腐蚀、内壁光滑、不结垢、耐温耐压性能良好、施工安装便捷、维修方便、使用寿命长等特点优于传统管道。与传统管道相比，可提高施工效率35%，供水节能约30%，施工与管材运输节能约70%，经济性优于金属管。本文主要探讨影响聚乙烯管材断裂伸长率的因素及措施。

【关键词】聚乙烯管；断裂伸长率；因素

文章编号：ISSN1006—656X（2013）09 -0103-01

目前聚乙烯塑料的产量在世界上仍居塑料产量的首位。我国生产最多的聚乙烯树脂是低密度聚乙烯，高密度聚乙烯次之。由于聚乙烯树脂来源丰富，成型方便，所以其产品繁多，应用在祖国建设的各行各业。聚乙烯塑料在化学工业中应用最多的是聚乙烯薄膜，占整个化学工业用聚乙烯用量的65%，其次是聚乙烯包装桶、包装瓶，以及聚乙烯管、聚乙烯衬里及涂层，以及一些聚乙烯复合材料等[1]。

一、聚乙烯管材的特点

低密度聚乙烯管的韧性大，因此它可用于便于盘卷、移动的临时性管路。对于远距离的、长期使用的管路，则可使用高密度聚乙烯、交联聚乙烯。聚乙烯的品种的多样性使得它的应用面很广泛。聚乙烯管的比重较硬质聚氯乙烯小，便于运输和安装。由于高密度聚乙烯管的耐化学稳定性，在耐芳香烃方面比聚氯乙烯好，因而它可输送焦炉气、天然气、裂解气等。聚乙烯管的使用温度可以高些，但提高温度会增加材料的膨胀和降低管子的强度性能。交联聚乙烯管还可用于输送强酸和强碱。另外聚乙烯塑料和其他一些热塑性塑料可用于金属管的内衬管。这种管可用于较高的压力和较高的温度。可以防止塑料管因没有保护而失去稳定的形状和强度。例如用高密度聚乙烯和硬聚氯乙烯作内衬的管可相应地在70℃和80℃及压力为1.6MPa的条件下使用，而聚丙烯内衬的钢管则可在100℃下可靠地使用。聚乙烯管在户外使用时会在空气中的氧、温度、紫外线的作用下发生老化现象、添加炭黑或其他防老化剂和热稳定剂可滞缓其老化。与金属管及混凝土管比较，它具有可弯曲，小口径可盘卷供货，减少连接工作量；不腐蚀，无水质二次污染；连接方便；摩擦系数低，增加流量，降低能耗；安装管道系统成本低和维护使用成本低等优点。聚乙烯管道具有独特的柔韧性，其断裂伸长率一般都超过500%，弯曲半径可小至管直径的25倍，还有优良的耐刮伤痕的能力，因此铺设时很容易移动、弯曲和穿插[2]。

二、影响聚乙烯管材断裂伸长率的因素

（一）聚乙烯管材的型号因素

聚乙烯（PE）管聚乙烯管按其密度不同又分为高密度聚乙烯（HDPE）管、中密度聚乙烯（MDPE）管和低密度聚乙烯（LDPE）管。高密度聚乙烯管具有较高的强度和刚度；中密度聚乙烯管除了有HDPE管的耐压强度外，还具有良好的柔性和抗蠕变性能；低密度聚乙烯管的柔性、伸长率、耐冲击性能较好，尤其是耐化学稳定性和抗高频绝缘性能良好。在国外高密度聚乙烯管和中密度聚乙烯管被广泛用作城市燃气管道和城市供水管道。在国内高密度聚乙烯管和中密度聚乙烯管主要用于城市中低压燃气管网，少量用作城市供水管道，低密度聚乙烯管大量作为农用排灌管道。高密度聚乙烯给水管主要用于建筑物室内外给水系统。小口径的建筑给水管一般是采用国产设备生产的中、高密度聚乙烯管。而大口径的城市供水管一般是采用进口设备生产的高密度聚乙烯管，压力等级分0.25、0.4、0.6、1.0（MPa）等4个级别，颜色一般为黑色或本色。聚乙烯给水管管件生产一般采用注塑成型，注塑机及模具以国产设备为主，它的品种主要有：承插式热熔管件、对接式热熔管件、电熔管件以及ABS夹紧密封式管件、金属管件等。低密度聚乙烯管主要用于农村给水工程、电缆保护、邮电通讯线路保护及其他领域。目前还没有聚乙烯给水管设计、施工及验收标准，影响了聚乙烯给水管的推广应用[3]。

（二）聚乙烯管的安装

聚乙烯管在安装时，首先要注意接头的质量。因为管道一般最易损坏的构件就是接头，所以我们在进行聚乙烯管的接头焊接时，一定要严格按工艺条件和操作规程进行操作。焊完后要认真进行质量检查，对于存在焊接质量问题时，要进行补焊或重焊。同聚丙烯、硬聚氯乙烯塑料管一样，聚乙烯管路在架设时，也必须进行衬托或支架。聚乙烯管道支架的跨距，也以保证管道没有很大的变形为前提。由于低密度聚乙烯管的刚性和强度较小，所以其支架的跨距约比硬质聚氯乙烯的小1倍[4]。

（三）加强聚乙烯管材断裂伸长率的措施

在聚乙烯管路进行安装时，同样要考虑热补偿。聚乙烯管也可象硬聚氯乙烯、聚丙烯管一样采用自然补偿或人工补偿的办法进行，人工热延伸补偿装置，除补偿器外，也可采用橡胶密封圈式接头或填料函式膨胀节。如果管道部分可以自由地变形，即降温和升温时管道进行线性和体积的缩小和扩大，这种情况下，管道内是不会产生热弹性应力的。当温度发生变化，而管道的直线部分是刚性固定的，则管壁内就会产生热弹性应力。热弹性应力的大小不仅取决于温差范围，而且还取决于温度变化的方向。如果管道要在比安装温度更高的情况下使用。如高密度聚乙烯管在10℃时安装，在50℃使用时，其热弹性应力为2.4MPa。而若其管道在高温时安装，而在使用过程中冷却到零下的温度时，由于材料的弹性模量升高，而松弛过程的速度降低，就有可能达到危险的程度，因而，要想使由于管道温度升高而造成的应力降低，就要保证安装时相应的温度条件，将接头安置在最小负载区，并合理地选择线路[5]。

同时，聚乙烯可以通过物理或化学方法进行交联得到交联聚乙烯。物理方法是利用电子加速器或高能辐射源产生的高能电子或7射线引发聚乙烯大分子产生自由基，形成c—c交联键。化学方法采用化学引发剂使聚乙烯大分子之问形成交联键。聚乙烯经交联，由线性结构转变为三维网状结构，明显地改善了聚乙烯的性能。聚乙烯交联后，耐热性及热强度、耐热老化性、耐环境应力开裂性、电绝缘性、阻隔性、耐汽油和芳烃性、抗蠕变性等都得到较大的提高，聚乙烯交联前后常温力学性能变化并不明显，但高温力学性能显著提高。与聚乙烯管材相比，交联聚乙烯管材耐油性得到提高，试验温度80℃、浸泡时间为14天，介质为燃料油，浸泡时聚乙烯质量增加约24%，交联聚乙烯管材质量增加16%，介质为无铅汽油，浸泡时聚乙烯质量增加约16%，交联聚乙烯管材质量增加12%，介质为原油，浸泡时聚乙烯质量增加约13%，交联聚乙烯管材质量增加8%。

三、结论

聚乙烯（PE）管是近几年来发展最快的一类管道，聚乙烯（PE）用于压力管道在世界上已有几年的历史，从发展的角度来说，PE供水管道也是以后十年在供水行业主要推广的品种。与其他塑料管材（PVC—U，GRP等）比较，它具有独特的热熔连接，接头可靠；韧性和延伸性好，适应管基变化，防地震；低温性能好；耐弯曲和寿命长（可使用50年以上）等优点。它是目前城镇供水塑料管道系统的首选管材。

参考文献：

[1]王利杰，郎丰正，李帅，王兆波. 乙烯-醋酸乙烯共聚物/氯化聚乙烯共混型热塑性硫化胶的增强研究[J]. 青岛科技大学学报（自然科学版），2013，01：

[2]何智宇，周元林，谢长琼，李莉. 聚乙烯醇基可剥离防护去污涂料制备及其性能[J]. 功能材料，2013， [3]匡晓，刘国明，文韬，张秀芹，董侠，王笃金. 高密度聚乙烯共混调控烯烃嵌段共聚物拉伸性能[J]. 高分子学报，2013，

[4]姚培培，李琛. 加速紫外老化对聚乙烯薄膜力学性能的影响[J]. 塑料科技，2013，