建筑装饰工程常用的塑料管材
出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《现代工程材料实用手册》第746页（8146字）
在建筑装饰工程中常用的塑料管材，主要有：聚氯乙烯排水管、氯化聚氯乙烯冷热水管、无规共聚丙烯(PP-R)管、铝塑复合管等。
(一)聚氯乙烯排水管
聚氯乙烯(PVC)塑料管材是建筑装饰工程中应用最广泛的一类管道，其系列产品主要有PVC、硬质聚氯乙烯(PVC-U)、芯层发泡硬聚氯乙烯等品种。目前，在建筑装饰工程中，塑料排水管绝大部分采用硬质聚氯乙烯(PVC-U)管，这是应用量最大的一种塑料管材，也是代替其他金属管材(如铸铁管)较理想的品种之一。
1．聚氯乙烯排水管的特点
据有关资料统计，生产和使用聚氯乙烯管材与铸铁管相比，生产能耗仅为铸铁管的20%，硬质聚氯乙烯排水管与同样规格的镀锌铁管相比，价格只有镀锌铁管的1／2，安装费用可低70%，1t硬质聚氯乙烯排水管的排水功能相当于12t钢管的排水功能，也就是说，应用1t硬质聚氯乙烯排水管，就可以节约12t钢材，具有巨大的经济效益和社会效益。
另外，硬质聚氯乙烯排水管用于建筑装饰工程，还具有耐腐蚀、耐老化、能自熄等优点。工程实践证明：在正常使用的条件下，它可在－15～+60℃的范围内使用20年以上。由于硬质聚氯乙烯排水管的内壁光滑，内表面张力很小，壁上不易产生结垢，输送流体能力比铸铁管好。
硬质聚氯乙烯排水管易扩口、易切割、可弯曲、可焊接、可粘接，再加上质量轻、韧性好、安装使用方便、维修简单，这种管材的应用将会越来越广。
2．聚氯乙烯排水管的配制
硬质聚氯乙烯排水管材是以PVC树脂为主要原料，再加入适量的其他助剂(如稳定剂、润滑剂等)配合后，经造粒挤出成型，也可用异向旋转双螺杆挤出机将配合好的粉料一次成型。硬质聚氯乙烯排水管材所用的PVC树脂，大多选用流动性较好、聚合度较低的SG－4型树脂，其黏度为1．8×10－3Pa·s左右。
硬质聚氯乙烯排水管材生产时一般不添加增塑剂，如果掺加增塑剂后，管材的耐热性和耐腐蚀性能会降低。硬质聚氯乙烯排水管材的传统配方一般采用铅系稳定剂，但加入量不宜过大，否则会使加工温度提高。目前常采用无尘复合稳定剂，再与硬脂酸并用，这样可使制品具有较高的抗冲击强度，但掺量过多会带来塑化困难。硬脂酸是一种润滑剂，但如果用量过大，螺杆与机筒会出现打滑现象，不仅会造成挤出效率降低，而且易造成滞料及导致分解。
表23－18所示是一种典型的硬质聚氯乙烯排水管材的配方，从配方中可以看出硬质聚氯乙烯的主要组成。
表23－18 典型的硬质聚氯乙烯排水管材的配方
(二)氯化聚氯乙烯冷热水管
近年来，随着科学技术的不断进步，人们对生活质量的要求越来越高，不论在居住条件方面，还是在环保意识和健康方面，都提出了更高的要求。在供水的要求上，人们都希望饮用洁净的水，这就涉及必须用安全的冷热水管输送水。
氯化聚氯乙烯(CPVC)冷热水管则能提供一套清洁、安全、环保、易于安装、耐热、耐腐、阻燃性好、高质量的管道系统。氯化聚氯乙烯(CPVC)是由PVC单体经氯化作用后形成的，因此制造氯化聚氯乙烯(CPVC)的主要原料是PVC和氯。
聚氯乙烯(PVC)经过氯化后，成为氯化聚氯乙烯(CPVC)，其性能发生很大变化，所以氯化聚氯乙烯冷热水管材表现出以下特性：
1．刚度比较高
试验充分证明，氯化聚氯乙烯(CPVC)较聚丙烯树脂(PP)、聚丁烯树脂(PB)等的刚度高，故只需要较少的支承物(如挂钩和支架)。同时氯化聚氯乙烯(CPVC)可承受较大的压力，在同一压力情况下，与聚丙烯树脂(PP)、聚丁烯树脂(PB)管材相比，使用较小管径的氯化聚氯乙烯(CPVC)可达到同样的水流量，从而可节省材料费用和安装时间。
2．安装很方便
氯化聚氯乙烯(CPVC)管材的连接方法，与普通PVC基本相同，十分简单，只需用溶剂便可连接，所需的工具也非常简便，只要有切割器和去角工具即可。目前，氯化聚氯乙烯(CPVC)管材已有一整套完整的管件系统，无需用其他材料的管件来连接。
3．耐蚀性更强
氯化聚氯乙烯冷热水管材不论对酸或碱，都具有较强的防腐蚀性能。特别是氯化聚氯乙烯不易产生透氧，故此系统内的金属件不会因氧化而导致腐蚀。
4．阻燃性良好
氯化聚氯乙烯(CPVC)的氧指数为60，所以具有良好的阻燃性能，燃烧时扩散非常慢，燃烧后也不产生滴落，不仅能限制烟雾的产生，而且不会产生有毒气体。
5．不受余氧影响
很多聚烯烃材料(包括PP、PE、PB等)遇到水中的余氧时，可能会使其分子分解，而氯化聚氯乙烯(CPVC)则不会受到水中余氧的影响，不会出现裂痕和崩漏。
6．导热性能低
氯化聚氯乙烯(CPVC)的导热率较低，如果管道内输送的是热水，热量不容易从管道散发，故氯化聚氯乙烯(CPVC)管道的热损失较小。这是优于金属管道的特性。
7．细菌不易繁殖
经过多次测试证实，氯化聚氯乙烯(CPVC)管与其他管道相比，管壁比较平滑，壁上很难存留异物，所以也不易滋生细菌。
8．热膨胀系数低
与其他品种的塑料相比，氯化聚氯乙烯(CPVC)的热膨胀系数较低，其变形较小，在一定温差范围内，管道稳定性很好。
9．使用寿命长
经对氯化聚氯乙烯(CPVC)冷热水配管系统严格考证，在强侵蚀性水质、高水压的环境条件下，其连续使用寿命可达40年以上，并且从未发生任何腐蚀或结垢现象，氯化聚氯乙烯(CPVC)管材是一种非常可靠的配水管线材料。
(三)无规共聚聚丙烯(PP-R)管
1．无规共聚聚丙烯(PP-R)管概况
聚丙烯可分为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯，共聚聚丙烯又分为嵌段共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯(英文简称为PP-R)。无规共聚聚丙烯，又称三型聚丙烯，是主链上无规则地分布着丙烯及其他共聚单体链段的共聚物。
无规共聚聚丙烯(PP-R)管材是20世纪80年代末，开发应用的一种新型塑料管道产品。这种管道在输送70℃的热水、长期内压为1MPa的条件下，使用寿命可达50年。无规共聚聚丙烯(PP-R)管，自20世纪90年代开始广泛应用，并得到较大的发展，产品主要用于建筑冷热水系统、饮用水系统及板式(包括地板)采暖系统，而且在饮用水、热水的塑料管材中所占的比例越来越大。
2．无规共聚聚丙烯(PP－R)管材的特点
无规共聚聚丙烯(PP-R)管材，除具有一般塑料管材质量较轻、强度较高、耐蚀性好、使用寿命长等优点外，还有以下主要特点：
(1)无毒卫生
无规共聚聚丙烯(PP-R)管的原料属聚烯烃，其分子中仅有碳和氢元素，无任何毒性，卫生性能可靠，是一种绿色环保型材料。这种材料在原料生产、产品加工、使用废弃全过程中，不会对人体及环境造成不利影响。因此，无规共聚聚丙烯(PP-R)管不但可用于冷热水系统而且可用于纯净饮用水系数。
(2)耐热保温
材料试验证明：无规共聚聚丙烯(PP-R)管维卡软化点为131．3℃，最高使用温度可达95℃，长期使用温度为70℃，完全可满足建筑给排水设计规范中规定的热水系数的使用。由于这种管材的导热率低，仅为钢管导热率的1／200，故有较好的保温性能，用于热水及采暖可节约大量的能源。
(3)连接简单
由于无规共聚聚丙烯(PP-R)管材与管件可采用同一牌号的原料加工而成，具有良好的热熔焊接性能，可以采用热熔连接，通过专用工具在很短时间内即可完成。经热熔连接的部位，其强度大于管材本身强度。这种连接方式速度快、成本低、质量好、操作简单、安全可靠，特别适用于直埋暗敷的安装场合，无需考虑在长期使用过程中连接处是否发生渗漏。
(4)防止冻裂
无规共聚聚丙烯(PP-R)管材具有优良的弹性，使得管材和管件截面可随冻胀的液体一起膨胀，从而吸收冻胀液体的体积，而不会像金属管材那样容易胀裂，是一种能在严寒地区使用的优良管材。
(5)原料可回收
无规共聚聚丙烯(PP－R)管材在生产及施工过程中产生的废料可回收利用，废料经清洁、破碎后可直接用于生产新的管材。在回收料掺加量不超过总量10%的情况下，不会影响制品的质量。原料可回收不仅能降低生产成本，而且可免除废料对环境保护的影响。
(6)其他性能好
无规共聚聚丙烯．(PP－R)管材和管件不被大多数化学物质腐蚀，可在很大的温度范围内承受pH值1～14高浓度的酸碱的腐蚀。由于无规共聚聚丙烯(PP-R)管材及管件内壁均匀光滑，流动阻力小并且不易结垢，因此这一特性可在很大程度上减少流程损失，增加流体输送量。
(四)铝塑复合管
铝塑复合管是由工业纯铝或铝合金与塑料复合而制成的一种高新技术产品，是一类可替代钢管、铜管、铝管的新型管材。
铝塑复合管是英国于20世纪80年代初研制成功的，后经过各国专家的改进，在设备设计与制造方面取得重大进展，使其生产技术与质量得到很大改进，到20世纪80年代末铝塑复合管进入商业化生产阶段，铝塑复合管这种被誉为“世纪管道工程的革命”的“跨世纪管材”，在世界管材市场上得到迅速发展。
1．铝塑复合管的性能与用途
(1)铝塑复合管的性能
铝塑复合管是由铝或铝合金与塑料复合而制成的管材，其内外层均为优质塑料，中间层为铝或铝合金，铝与塑料管之间为粘接层。由于铝塑复合管内外层均为塑料，所以铝塑复合管化学稳定性好、耐腐蚀性能优；由于中间层采用高强度铝合金，使管道的耐压强度大大提高，使其具有金属管的优点。
铝塑复合管除具有以上特点外，还具有以下优良性能：①可以完全隔绝氧气，彻底消除塑料管透气性的缺点；②能吸收塑料管弯曲时的反弹能量，使复合管容易弯曲定型；③能降低复合管的综合膨胀系数，保证管道尺寸的稳定性；④铝合金是非磁性材料，具有良好的隔磁能力，抗电磁场、音频干扰能力，是很好的屏蔽材料，可用于输送燃气及油料；⑤胶粘剂把内外层塑料与铝管紧紧地粘接在一起，使得铝层与空气完全隔离，对其具有很好的保护作用。
(2)铝塑复合管的用途
由于铝塑复合管既克服了铝与塑料固有的一些缺点，又保留了它们各自的优点，因此成为综合性能优良的新型管材。这种管材可广泛地用于各类建筑设施的冷水、热水、暖气、煤气和天然气的输送管，还可作为电力和通讯传送系统的套管。因此，铝塑复合管在城镇自来水供水系统、煤气供气系统、化工、石油、食品、船舶制造、冶金、卫生、机械、电力等行业有着广泛的应用领域，是镀锌钢管、铜管、铝管、塑料管的优良更新换代产品。
2．铝塑复合管的基本特性
铝塑复合管材具有以下基本特性：
(1)优良的耐腐蚀性能
铝塑复合管的内层PE为非极性高密度聚乙烯，具有优良的耐酸、耐碱、耐盐及耐各种化学物质的腐蚀的优点，可用于输送液体化学物质、各种油料、冷热水、饮料等。
(2)优异耐寒耐热性能
铝塑复合管材的工作温度非常广，一般为－40～+100℃，并可以在100℃、1．0MPa的压力环境中长期使用。
(3)优异的机械性能
铝塑复合管材具有较高的耐压、耐冲击、抗破裂能力。铝塑复合管坚硬而柔性高，受一定挤压不易变形，交联的聚乙烯树脂(PE)铝塑复合管工作压力一般为1．0～1．5MPa，爆破压力可达6．0MPa。
(4)优异的卫生、安全性能
铝塑复合管的内层为卫生级的聚乙烯树脂(PE)，不仅不积水垢、不滋生微生物，而且不与传输物质发生化学反应，各项性能均高于国家标准《食品包装用聚乙烯成型卫生标准》(GB9687－1988)中的规定，可作为饮用水、饮料的输送管道，可避免传统铸铁管、钢管因易生锈带来的污染。
(5)优异的阻透性能
铝塑复合管由于中间层为铝质材料，故氧的渗透率为零，具有优异的阻透性能，气密性非常高，不会产生渗透，适用于压缩空气、煤气、天然气和各种工业气体的输送。
(6)良好的保温性能
据试验测定，铝塑复合管的热导率为0．45W／(m·K)，具有良好的保温性能，可作为热水、暖气、热介质的输送管道。
(7)良好的耐燃性能
铝塑复合管的内外均为聚乙烯，这种塑料的燃点高达340℃，再加上中间层复合了铝管材料，产生了中间传导热带，使其热能无法积聚，因而其阻燃能力进一步提高。
(8)抗静电性能很强
由于铝塑复合管的外层为聚乙烯材料，所以这种管材的抗静电性能很强，可用于输送油料及天然气。
(9)安装非常方便
铝塑复合管可用管剪或锯截取，可在常温下手工弯曲，弯曲半径达5倍管径而不反弹，并且回直也很方便；也可与金属管件快速连接，安装施工简便、快捷，大大减少接头数量，能节约工料费用60%左右。
(10)价格比较适中
铝塑复合管材的价格虽然比镀锌管和塑料管高，但比铜管和不锈钢管要低，一般是不锈钢管价格的1／3，是铜管价格的2／3，但使用寿命远远大于镀锌钢管和铜管，使用年限可达50年，为镀锌钢管使用年限的12倍。
(11)其他性能优良
铝塑复合管除具有以上优良性能外，还具有：①质量较轻，其密度约为镀锌钢管的1／3，与铝管的质量相当，运输、搬运和安装均很方便；②其内壁非常光滑，不锈蚀、不结垢，比内径相同的金属管流量大25%～30%；③装饰性好，铝塑复合管本身可带有各种颜色，铺设明管不需再涂刷漆色；④铝塑复合管材可以盘绕供应，连续长度可达200m以上，可节省大量接头，经济性很好。
3．铝塑复合管的主要应用
铝塑复合管材由于具有以上诸多优点，所以获得大量应用，主要有以下应用领域：
(1)供水管道
过去，室内供水管道一直采用镀锌钢管，但其最大缺点是容易锈蚀而导致水质污染，也容易出现微生物滋生，使用寿命也短；采用铜管价格很高，抗冲击能力差，容易变形。而铝塑复合管材集金属管与塑料管的优点于一身，同时又克服了两者的缺点，因而大量应用于室内外供水管道。
(2)燃气管道
由于铝塑复合管具有优异的机械性能、气密性良好、抗静电性能强等优点，适用于做煤气及天然气的室内输送管道。
(3)供热管道
由于铝塑复合管具有良好的保温性能、优异的阻透性、热膨胀系数低、内壁不会出现结垢等特点，所以被广泛应用于供热管道。
(4)船用管材
铝塑复合管可以作为水上运输工具内各种管路系统用管。采用铝塑复合管既能减轻自重，增加船舶的载重能力，又能防止海水腐蚀而延长使用期限，能取得较高的经济效益。
(5)其他方面
由于铝塑复合管材具有一系列的优点，因而还可广泛应用于地板、墙壁结构中，作为供暖、取暖管道，空调冷媒管道，中等压力(2MPa)以下压缩空气管道，化工、食品工业的酸、碱、盐、流体输送管道，真空吸气管道，通讯、电讯等电气屏蔽导管，农业喷灌系统管道等。