PVC管的性能参数及与PE管的比较
硬质聚氯乙烯管(PVC-U)具有较高的抗冲击性能和耐化学腐蚀性能。它可根据使用要求的不同，在加工过程中添加不同的添加剂，使其具有不同的物理和化学性能。根据结构形式不同，它又可分为螺旋消声管、芯层发泡管、径向加筋管、螺旋缠绕管、双壁波纹管和单壁波纹管。PVC-U管主要用于城市供水、城市排水、建筑排水和建筑给水等输送管道。其性能参数如下：
| 接线排 | 电视升降机U—PVC | PE |
密度，g/cm3 | 1.35～1.46 | 0.95～0.97汽车电子调节器 |
抗拉强度，MPa | 48～50 | 32 |
屈服强度，MPa | ≥40 | 22 |
拉伸弹性模量，MPa | ≥3000 | 850～1000 |
弯曲弹性模量，GPa | 3.2 | 0.8 |
抗压强度，MPa | 100 | ≥9 |
纵向延伸率，% | — | ＞800 |
管壁粗糙度，μm | 90 | 0.22～0.47 |
线膨胀系数，m/℃.m | 80 | 170 |
使用温度范围，℃ | 0～45 | －40～70 |
导热系数λ，W/m·k | 0.16 | 0.43 |
维卡软化温度 | | |
| | |
1. PVC管与PE管的比较
聚氯乙烯管应用的历史最久，目前在世界各地仍被广泛的应用。这是因为聚氯乙烯具有强度较高、刚性较大、材料价格比较低等优点，而且已经有了丰富的使用经验。但是近十几年来，国际上聚乙烯管的发展速度明显要快于聚氯乙烯管。例如：在给水管领域正在越来越多的应用聚乙烯管，而且在不少地区给水管领域应用聚乙烯管的数量已经超过聚氯乙烯管；在输配气管领域则几乎不使用聚氯乙烯管；在埋地排水领域也越来越多的使用各种聚乙烯管。为什么聚乙烯管材、管件发展如此迅速呢？分析其原因主要是三方面： 1.管材用聚乙烯材料不断取得重大技术进步；
2.聚乙烯管的柔韧性和可熔接性使其在铺设时方便经济和使用中安全可靠； 3.环境保护的要求越来越高。
1.1管材用聚乙烯材料不断取得重大技术进步
聚乙烯是塑料材料中用量最大的品种，分为高密度聚乙烯（HDPE）、中密度聚乙烯（MD
PE）和低密度聚乙烯（LDPE），其应用领域特别广阔，用于制造管材、管件是其用途之一，但并不是所有的聚乙烯都适合用于管材、管件生产，要制造高品质的聚乙烯管材、管件，必需采用专门为此开发的“聚乙烯管材专用料”，低密度聚乙烯只能用于低压小直径的管材，给水、输气聚乙烯管主要应用高密度和中密度聚乙烯的管材专用料。
在管材发展初期，聚乙烯管应用量远小于聚氯乙烯管，其主要原因是经济性。那时候高性能的聚乙烯管材专用料还没有开发出来。早期的聚乙烯材料大约相当于PE63以下的级别，因为强度低，在同样的使用条件下（同样的压力和直径），聚乙烯管的壁厚要比聚氯乙烯管厚一倍以上。不仅材料成本高，而且实际上使得聚乙烯只能应用在压力较低、直径较小的管材（否则壁厚太厚，难以加工）。在我国92年制定的聚乙烯管国家标准就反映了当时材料性能较低的限制，例如：根据“给水用高密度聚乙烯（HDPE）管标准GB13663—92”规定，在压力等级为1MPa时，直径为200mm的给水用高密度聚乙烯管规定壁厚为18.2mm；而根据我国“给水用硬聚氯乙烯（PVC—U）管材标准GB/T10002.1—96”，在压力等级是1MPa时，同样直径200mm的硬聚氯乙烯管材规定的壁厚为8.7mm，厚度比是2.09比1，材料的重量比是1.42比1。随着聚乙烯材料的开发，经过从PE63级、PE80级、PE100级的发展，聚乙烯管的许用应力提高了很多，聚乙烯管与聚氯乙烯管在壁厚上的差
距越来越小：根据新的国家标准GB/T13663—2000“给水用聚乙烯（PE）管材”，如果用PE100生产给水管，在压力等级为1MPa时，直径200mm的PE100聚乙烯管材的规定厚度是11.9mm,和聚氯乙烯管厚度比为1.37比1，重量比为 0.93比1。也就是说，同样压力和同样直径下，用PE100聚乙烯管已经比用聚氯乙烯管的重量少了。
聚乙烯管材专用料不仅显著增加了长期强度，而且还提高了抗开裂等多方面的性能，因而在同样的使用压力下可以减壁厚，增加了输送截面，或者在同样的壁厚下增加了使用压力，提高了输送能力，经济效益很明显。因为可以用到大直径、使用环境较恶劣（如低温、海底等）的场合，其应用领域就更广阔了。
1.2聚乙烯管的柔韧性和可熔接性使其在铺设时方便经济和使用中安全可靠
高等级聚乙烯管材专用料的价格比聚氯乙烯高出较多，至今应用聚乙烯管在管材费用上仍然是要高于聚氯乙烯管。近年在发达国家大量应用聚乙烯管的原因是聚乙烯管还有其他的一些独特的优点，因为聚乙烯管在管道铺设费用上常可以明显低于聚氯乙烯管的铺设费用，使总的工程费用上更加经济。给水、输气管网大都在室外埋地铺设，连接是否方便可靠，铺设工作能否迅速经济，常是工程中最优先考虑的。 聚乙烯管可以用比较方便的热熔对接方法得到内外表面与原管材接近的牢固连接(连接处只有不大的熔接凸起环)。也可以采用专门的热熔管件或电热熔接管件实现方便可靠的连接。因为聚乙烯流动性好，热稳定性高；注塑成型聚乙烯热熔管件比较容易。其连接时十分方便和可靠，在输气管中大量应用，在给水管领域的应用也日益普遍。此外，因为聚乙烯管的熔接接头可以承受轴向负荷而不发生泄漏和脱开，因此铺设时在接合处和弯曲处不需要进行费用不小的“锚定”。
聚乙烯管有独特的柔韧性，其断裂伸长率一般超过500％，弯曲半径可以小到管直径的20-29倍。因此在铺设时很容易移动、弯曲。聚乙烯管对于管道基础的适应能力强。一方面铺设时对于管基的要求较低可以节约费用，另一方面铺设后管基发生不均匀沉降和错位时也不容易损坏。所以聚乙烯管最适宜于有地震危险的地区，世界各地的实践证明聚乙烯管是耐地震性最好的管道，有报道说在1995年日本的神户地震中，聚乙烯燃气管和供水管是唯一没有被破坏的管道。
聚乙烯管耐低温的性能远优于聚氯乙烯管。硬质聚氯乙烯管的使用温度范围在0℃～45℃之间，温度范围较窄，当温度较低时管材发脆，在冬季野外施工时聚氯乙烯管容易破裂，
我国北京地区铺设聚氯乙烯埋地给水管试点工程中总结的一条经验是：温度在零度以下就不适宜进行聚氯乙烯管的铺设施工了。
聚乙烯管铺设时对于管沟的平直要求不很高，这样就可以明显地减少管沟的挖掘量，加快铺设工程的速度。根据国外的经验，在砂土地铺设聚乙烯管时，可以先在地面上连接好聚乙烯管，然后用开沟机开挖出一条窄沟，同步完成把聚乙
烯管铺入和覆盖土层的工作。(埋地聚氯乙烯管必需在管沟内铺好了再连接，要工人进到管沟内完成连接工作就要求挖掘的管沟比较宽。而且聚氯乙烯管对于管沟的平直，沟底的密实都有较高的要求，原因就在聚氯乙烯管的柔韧性较低，用橡胶圈密封的承插式连接也不允许过多的变形。)而且在某些场合，可以不开挖管沟，采用定向钻孔技术来敷设聚乙烯管道。
可以用长管沉入的方法在江河湖海的水底铺设聚乙烯管道。国外利用聚乙烯管可以连接成很长的管道，而且又有柔韧性和耐腐蚀性等特长，开拓了在江河湖海的水底铺设管道的新技术．方法是先把聚乙烯管连接成很长的管道(几百米)，在水面上浮着拉到设计铺设的位置，然后在管外固定上重物(一般是混凝土环)沉入水底(有的在水底开沟，铺管后再加覆盖，
也有的不用开沟不加覆盖)。这些安装方式都是聚氯乙烯管无法做到的。
3、环境保护的压力
首先是UPVC管由于在生产中加入重金属添加剂，同时PVC本身残存的单体氯乙烯在使用时一起进入输送的介质中，容易造成介质污染，而且其中ф5mm以下管材采用承插连接，所用粘接剂达不到食用卫生指标；PVC—U上水管的生产，要求采用氯乙烯单体（VCM）残留量低的卫生级PVC树脂粉，同时需要采用无毒或低毒（低含铅量）的热稳定体系，以保证管子的卫生性。VCM为致癌物质，一般欧美等国家要求VCM的残留量为1×10－6以下。铅是一种累积性的毒害，尤其对儿童、胎儿、孕妇的健康影响较大，因此世界卫生组织以及各国对PVC—U上水管铅的迁移都做了限制规定。
CPVC是一种新型材料具有优越的耐热性，阻燃性（烟灭度小）和较好的刚性，由于这些优越的特性使得它的应用领域越来越广泛。但是就CPVC的挤出加工工艺而言,其难度是很大的，由于该工艺若控制不当就会产生大量的氯化氢气体,这些气体的释放使得工人的工作环境受到污染，加工设备和模具受到严重腐蚀，而且在加工过程中必需加入重金属盐稳定剂。
其次是聚氯乙烯管的回收问题；聚氯乙烯和聚乙烯一样是热塑性塑料，从理论上讲都是可以回收再利用的，但是各国的实践证明旧塑料制品能回收再生的比例有限，主要的处理方式是焚烧中回收能源，聚氯乙烯因为含氯，在焚烧时控制不好就会产生有害物质．(聚乙烯仅含碳氢，焚烧后只生成水和二氧化碳)。所以在欧美等国家，现在聚氯乙烯的应用受到一些环境保护组织日益加重的压力。
2.输水和输气用聚乙烯管材管件
我国在输水领域应用聚氯乙烯管材管件已经有多年经验，井取得了一定成绩。但是目前面临有两大难题。一是随着国内外卫生法规对于饮用水中铅、镉、锡含量的限制越来越严格，必须用金属盐做稳定剂的聚氯乙烯生产输水用管材管件的难度越来越大；二是大直径的聚氯乙烯管件很难解决(硬聚氯乙烯流动性低、稳定性差，注塑大直径管件很困难也不经济。用加工—焊接方法做聚氯乙烯管件又达不到要求强度．)目前一些地方采用金属管件和聚氯乙烯管材相配的办法也有明显的缺点。所以，我们认为在输水领域应用聚乙烯管材管件日益增加的趋势是不可抗拒的。在输气领域因为聚乙烯管材管件的柔韧性、连接可靠性等突出的优点，尤其是吸取了几次大地震的经验教训，世界各国都已经公认输气用管网（
指各地区中、低压埋地输配气网而非长途高压输气的主干管线）用聚乙烯管材管件是最佳选择。
3.CPVC的加工工艺及特点
在由CPVC指纹门禁系统树脂加工成型为成品或半成品的过程中，“塑化”是一个关键。无论是挤出成型还是注射成型，塑化的质量直接关系到产品的内在质量和表面质量，因而，如何从工艺、设备及技术上得到好的塑化质量，也就是CPVC加工的关键。以下几点可以帮助我们了解在CPVC加工过程中如何提高塑化质量
由于CPVC的熔体粘度至少为PVC的2倍,加工温度高,在加工过程中因热分解产生HCL的释放而造成了加工成型的困难和设备的腐蚀。在挤出过程中，如何使CPVC这种高粘度的材料达到理想的“塑化”（塑化到位）是CPVC加工技术的关键。因此，它对配方有着特殊的要求：
a 热稳定剂的要求
由于CPVC加工温度高，配方中对热稳定剂的用量比PVC高出许多，显然，仅仅使用传
统的三盐，二盐热稳定剂是不适合的。目前较为成熟的热稳定剂是具有润滑体系的复合铅系列稳定剂。
b 对润滑剂的要求
由于CPVC的熔体粘度很高，特别是在注射成型容易发生熔体破裂，所以仅仅使用传统的石蜡、硬脂酸和金属皂类润滑体系是不合适的。在CPVC的挤出加工中，由于CPVC存在一种倾向于粘附在热后加工设备（特别是机头和模具）的金属表面，为了消除这种粘附，必须在配方中加入外润滑剂。在CPVC成型加工中（特别是注射加工），在压力作用下，CPVC树脂间的相互摩擦产生摩擦热，摩擦热的产生对成型加工是不利的，必须给予控制。内润滑剂可以减少CPVC在加工过程中树脂间的摩擦。内润滑剂与CPVC电缆挂钩树脂应该是相溶的。苯丙酮合成
