双轴取向聚氯乙烯(PVC-O)管材是通过的取向加工工艺制造的管材,这一加工工艺是把采用挤出方法生产的PVC-U管材进行轴向拉伸和径向拉伸,使管材中的PVC长链分子在双轴向规整排列,获得高强度、高韧性、高抗冲、抗疲劳的新型PVC管材,性能远优于普通PVC-U管材。 研究开VC-O管材,可以大大节约原材料资源,降低成本,提高产品性能,具有明显的经济效益和社会效益。
加工工艺
在线连续生产PVC-O管材的生产技术比较复杂,都属于技术。生产PVC-O管材的另一个难点-成型连体的承口也已经有技术。PVC-U给水管的双轴拉伸工艺国内外都有报道,较为理想的加工方法有两种:荷兰瓦云公司的连续成型法和法国阿尔法康公司的管材带R-R承口的成型法。荷兰瓦云公司的双轴拉伸管材成型方法的特点是可以连续生产。法国阿尔法康公司成型方法的特点是可以生产R-R承口的管材,缺点是不能连续生产。 “离线”加工工艺的主要局限性是挤出速度低和单位产出的投用高。由于料胚管周围厚度和温度的差异,自由膨胀的公差难以控制。为了达到温度、均匀的条件,所需循环时间长。
PVC-U给水管材通过双轴拉伸后,其冲击强度提高了10倍多。 PVC-O管的另一个优点是由于较高的设计应力,增加了通水能力,方便了搬运和铺设。
高分子材料的拉伸取向机理.高分子材料的拉伸取向过程是材料在玻璃化温度与熔融温度之间(一般在软化点附近)的温度条件下,在外力的作用下,分子从无序排列向有序排列的过程。高分子分子链由于实现了有序排列,材料由各向同性转变为各向,即材料沿分子取向方向的强度大大增加,而垂直于拉伸方向的强度大大减小,也就是说,材料通过拉伸取向,将垂直于拉伸方向的强度叠加到沿分子取向方向的强度上。双轴拉伸是材料通过双向拉伸,将垂直于双向拉伸这个拉伸面的强度叠加到拉伸面方向的强度上,由此增加了材料拉伸面方向的强度。 高分子材料的拉伸取向厂定要在玻璃化温度与熔融温度之间进行,如果低于玻璃化温度,分子链处于被冻结状态,在这个温度条件下进行拉伸,只会造成材料受强迫拉伸而破坏。如果**熔融温度,分子链能,受拉伸的分子链不能实现取向作用。只有在玻璃化温度与熔融温度之间,在材料软化点附近,才能实现和保持有效的分子取向。
PVC-U管材的双轴拉伸
PVC属于非结晶型的无定型塑料,由于分子中的氯具有较大的性,因此呈刚性,玻璃化温度较高,没有明确的熔点。这种性能的管材,与其他结晶型的聚烯烃管材相比,较适合于进行双轴拉伸取向。PVC管材在成型过程中很容易进行单轴拉伸取向。 PVC管材在成型过程中很容易进行单轴拉伸取向,即轴向拉伸取向,只要增加管材牵引和挤出的速比即可实现这种取向。但这种轴向拉伸取向对管材的性能来讲是毫无意义的,因为它虽然通过拉伸取向增加了管材取向的强度,但却降低了管材径向(即环向)的强度,这对于塑料管材,尤其是给水管材来说,是十分有害的,因为它会大大降低管材的液压爆破强度,这也是管材的质量标准中要规定管材的纵向回缩率一定要小于等于5%的原因。 理想的拉伸取向应当是双向的,即双轴拉伸取向,通过双轴拉伸取向,既增加了管材的轴向强度,同时也增加了管材的径向(即环向)强度。也就是说,通过双轴拉伸取向,提高了管材的整体性能。在管材材料强度大大增加、管材原有液压爆破强度基础上,通过降低壁厚的方法节省原料,降低产品的成本。
国际形势的变化和发展为我国PVC管道系统的发展提供了一个**的历史机遇。石油价格暴涨使得在很多应用领域和PVC管道系统竞争的聚烃烯管道系统受到了严重的影响,而以煤为原料的PVC因维持在较格而增强了竞争力。 PVC管道系统已经有近70年的发展历史,因其具有高模量、高强度和较格等优点,所以一直是全世界应用量的塑料管道系统,在现代社会的很多领域中得到了广泛的应用。我国塑料管道行业发展迅速,已经成为世界塑料管道生产和应用大国之一。我国PVC管材生产能力在200万t/a以上,仅占塑料管总量的50%左右,而在发达国家,PVC管消费量一般占塑料管市场的70%-80%。 进入21世纪,PVC管材面对诸多竞争对手,尤其是由,于HDPE等树脂性能的明显改进(如从PE63到PE80和PE100),PE管材具有优异的韧性和抗水锤冲击能力。另外,各国环境保护组织对于氯元素的批评,使得PVC管道面临严峻形势,但是人们长期忽视的一点是,PVC管材相对于PE管材更能阻止一些有毒、有害物质的渗透。 在未来世界管材市场中占主导地位的还是PVC管材,其根本原因在于技术创新、技术进步。PVC树脂和PVC管道创新技术的应用,特别是PVC管道加工技术和工艺的创新,明显地改善了PVC管道的经济性,并开拓了新的应用领域。所以,必须在提高管材性能的同时节约材料,以提高PVC管材的竞争力。