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新一代聚乙烯PE100性能與應(yīng)用  

目前的市政管材市場，塑料管道正在穩(wěn)步發(fā)展，塑料管材在給水、供氣、排污應(yīng)用等方面已逐步代替了傳統(tǒng)的鑄鐵管和水泥管，PE、PP-R、UPVC在市場上都占有一席之地，其中PE管更是一支獨秀。PE的柔韌性一直被認為是用作管材的重要特性之一，與其它材料相比，PE的柔韌性可賦予PE管材更多的優(yōu)點，如管材連接更容易、安裝更迅捷、受地震影響更小、更易于加內(nèi)襯等。近年來，鑒于PE優(yōu)越的物理性能，PE越來越廣泛地應(yīng)用于壓力管(如給水管、供氣管)，非壓力管(如電纜保護管等)。此外，PE的耐腐蝕性、重量輕等優(yōu)點也是代替?zhèn)鹘y(tǒng)管材的一個重要原因。 

1 新一代聚乙烯材料PEl00的出現(xiàn)   

從50年代起，高密度聚乙烯(PE63和PE80)和隨后的中密度聚乙烯(PE80)制成的管子已被用于輸送天然氣、水、污水和其他多種流體。隨著高性能PE的開發(fā)，材料性能不斷改善，新型的聚乙烯在機械性能方面有顯著的提高，為管道制造提供了新一代材料。80年代后期PEl00由蘇威聚烯烴歐洲公司首創(chuàng)問世，PEl00代表了抗環(huán)境應(yīng)力開裂與剛性之間聯(lián)系統(tǒng)一的里程碑。 

2 PEl00的性能特點   

PEl00是指在20℃條件下，聚乙烯管材在50年后仍能保持10MPa最小必須強度。PE是一種熱塑性塑料，它的性能取決于短支鏈的分布、分子量及其分布和半晶體結(jié)構(gòu)。分子量是決定聚合物與耐久性有關(guān)的性能的主要因素，如長期強度、韌性、塑性和疲勞性。分子量及其分布在流變性能乃至管材擠出加工性方面起著重要的作用，分子量和短支鏈決定管材的機械性能。它的短期屬性如硬度可由材料的晶態(tài)來解釋；而長期屬性如抗環(huán)境應(yīng)力開裂，取決于非晶形態(tài)中長分子鏈的牽連程度。就在管材上的應(yīng)用而言，勁度和耐應(yīng)力開裂性是最重要的性能指標(biāo)，在材料的設(shè)計中要求這兩種性能達到平衡。PEl00具有雙峰分子量分布，兩個聚乙烯分子，一個非常短，而另一個則相當(dāng)長，高分子量鏈段獲得雙峰分布并聯(lián)接更多的分子，這種結(jié)構(gòu)給出了樹脂極好的物理性能，同時保留了較好的工藝性，從而達到抗蠕變性、耐龜裂性和良好加工性的完美組合。  

3 PEl00的應(yīng)用性能   

聚乙烯100樹脂在50年后能保持10MPa的最抵強度，較PE80和之前的樹脂耐壓強提高，氣體和液體可加高壓輸送。使用PEl00可以增強給水和天然氣管網(wǎng)輸送能力，PEl00有效的抗裂縫快速與慢速增長能力，保證管子在極高的壓強下的安全可靠性。  

有很多用戶擔(dān)心PE管道的慢速裂紋增生，即管道的裂口在較長的一段時間內(nèi)緩慢地增長。根據(jù)裂紋的生成機理，管壁開裂的初始值和增長變化取決于內(nèi)部壓力，管內(nèi)殘余應(yīng)力，安裝應(yīng)力和地點選擇等因素綜合結(jié)果。一旦發(fā)生開裂現(xiàn)象，它會緩慢增長，增長的速度取決于促使開裂的力和管道材料抗開裂性的能力。由于開裂情況的發(fā)生而導(dǎo)致管壁易碎的原因，可以解釋為：聯(lián)接微晶體的聯(lián)接分子發(fā)生解體，分子結(jié)構(gòu)處于混亂狀態(tài)。而PEl00含有相當(dāng)高數(shù)量的聯(lián)結(jié)分子，可以提供很好的耐開裂性。

此外，對于制造大口徑的給水和排水管(包括屋面的排水)，使用壁更薄的管子有特殊的好處。一方面可節(jié)省材料(10bar輸水網(wǎng)絡(luò)可節(jié)約1/3)，另一方面，可擴大管子橫截面的面積。在修復(fù)管道時，當(dāng)管路使用插入管敷設(shè)法進行修復(fù)時，原先管子的橫截面直徑減少了，降低了它的輸送能力。然而，這樣的損失可以通過使用PEl00降低襯里厚度的方式來避免。

4 聚乙烯PEl00的應(yīng)用前景    

PEl00具有聚乙烯所有的優(yōu)良性能，而其在機械性能方面明顯提高，這使得PEl00具有許多特殊優(yōu)點，自PE100問世以來，其系列產(chǎn)品很快地在世界各地被廣泛應(yīng)用。PEl00(蘇威系列部件)在歐洲眾多天然氣公司和水資源公司得到認可和實際應(yīng)用。在國內(nèi)已有部分油田用來作為輸油用管，并且在舊管網(wǎng)穿插更新工程中作為內(nèi)襯管對舊管道進行修復(fù)，例如河南油田采油廠的輸油管道內(nèi)襯改造。在深圳市龍崗南澳鎮(zhèn)東沖海水養(yǎng)殖廠海水引用工程、福田區(qū)中心區(qū)市民中心消防水池引水和東翼廣場引水工程等項目，也使用新一代聚乙烯PEl00材料。    

我國城市燃氣氣源將很快地由人工煤制氣、液化石油氣向天然氣為主發(fā)展，很多城市都面臨氣源轉(zhuǎn)換、城市輸配管網(wǎng)的擴建改建的問題，其中管材的選用更是重要一環(huán)，我們深信，PEl00的出現(xiàn)將為廣大用戶選擇輸氣管材提供了更大的空間。