双轴取向聚氯乙烯.doc

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1、双轴取向聚氯乙烯(PVC-O)管道的发展2010-03-2609:40:00(已经被浏览336次)1PVC管道发展前景近年来，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空前的历史机遇。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因维持在较低价格而增强了竞争力。PVC管道系统已经有近70年的发展历史，因其具有高模量、高强度和较低价格等优点，所以一直是全世界应用量最大的塑料管道系统，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。目前，我国PVC管

2、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

3、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。2双轴取向聚氯乙烯(PVC-O)管材及其发展很多高分子聚合物通过取向加212(或称定向)使其分子规整排列，可以明显地提高其性能。事实上，有不少塑料制品在市场上的竞争优势就依靠取向加工带来的卓越性能，例如纤维、双向拉伸薄膜、容器等。取向加212212艺一方面可以提高管材性能，另一方面可以减少材料的消耗，是顺应可持续发展大方向的前沿技术。双轴取向聚氯乙烯(PVC-O)管材是通过特殊的取向加22212艺制造的管材，这一加工工艺是把采用挤出方法生产的

4、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。研究开发PVC-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。PVC-O最早是英国YorkshirelmperialPlastics(现在的Uponor)在1970年领先开发的，后来澳大利亚Vinidex(1986)、美国Upomor-ETI(1990)、荷兰Polva和法国Seperef也相续生产。早期都是采用“离线”(off-line)加工工艺(两步加工法)，把挤出成型和

5、已经冷却的PVC-U管材段(厚料胚)在模具内通过加热和加压膨胀到要求尺寸来实现取向。试验研究和实际应用证明PVC-O具有非凡的性能，但是“离线”加22212艺生产速度低，设备投资高，很难推广。后来研发出在挤出加工过程中“在线”(in-line)进行取向，连续生产PVC-O。其生产工艺为一步加工法，就是在管材挤出生产线上，把已经挤出成型的PVC-U管材(厚料胚)通过径向的扩张和轴向的拉伸实现双轴取向，然后冷却定型成为PVC-O管材。“在线”双轴取向生产工艺大大提高了生产效率，减少了制造成本，增强了PVC-O和其他管材的竞争力。目前，PVC-O管材已经在英国、法国、荷兰、葡萄牙

6、、美国、澳大利亚、南非和日本等国家应用多年。美国、澳大利亚等国已经发布了PVC-O的产品标准，国际标准组织也发表了PVC-O标准-ISO/DIS16422-2006。表2列出了国际市场上部分PVC-O管材和生产企业的资料。近年来，国内已经有一些科研院所和大企业集团在探索开发。3原理及理论3.1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异性，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

7、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。如果高于熔融温度，分子链能自由运动，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，最好在材料软化点附近，才能实现和保持最有效的分子取向。3.2