聚丙烯管材加工性能研究

28工程塑料应用20)24,第0卷,第2期聚丙烯管材加工性能研究邱祥玉(扬子h化般份有限公栅究院南232擿要研究了无規共聚聚丙烯(PPR)管材专用料的加工工芑,P'管材加工设备的选用及漢具设计参数,并对P-R管材焊接工艺进行了研究结果表明,合适的加工工艺条件、成型设备及焊接工艺能够保证PP·R管衬的贗关键词无规共聚聚丙烯管材加工工艺设备模具设计焊接聚丙烯(PP)具有良好的物理、化学和力学性PPR管材:75mm×6.9mm,白制能,加工τ艺简单,原材料丰富,所以近年来它在管1.2实验设备及仪器道方面的应用得到了较快的发展,大致经历了三个X射线衍射仪:D/max-型.口本理学公司;阶段:第一阶段PP管材专用料采用均聚PP和适量管材生产线RH801-1-90-30WE,德eir改性剂而制成;第二阶段PP管材专用料采用乙烯 anheuser公司;和丙烯嵌段共聚而成;第二阶段(20世纪80年代末焊接机:Pl60B,德国 Rothenberger公司;至90年代初)由德国 Hochest公司、丹麦北欧化⊥万能材料试验机:AC500,.日本岛津制作所公司等为代長开发的无规共聚PP(PR)1。用管材试验仪:1274型,德国IT公司PPR专用料制成的管材,其特点是可以输送70℃哈克流变仪:40型,德国 HAAKE公司左右的热水长期使用寿命50a以上,因而从19931.3加工工艺年起欧洲的PPR管材专用料每年以近30%的速度(1)PP-R管材成型工艺增长,表现出良好的发展势头、利用管材生产线螺旋机头、专用凵模和模芯将P管材具有连接方法简单、质量稳定、废料可PR管材专用料挤成管材,其挤出工艺流程见图以回收、给水不产生二次污染等优点:建设部从1。1997年起多次下达了限制使用或淘汰镀锌管,推广原朴一上#一挤出[兵定定一冷却使用非金属管材的文件,因前自1998年下半年起我国的PP管材表现出强劲的发展势头。为此国内的剩品·[惩割-[牵引-[打扬子石化、燕山石化、金山石化等公司相继开发出图1PP管材挤出L艺沇程图PP管材专用料并取得了一定进展、扬子石化股份(2)焊接工艺有限公司研究院研制开发的PR专用料的性能与将生产的75mmx6.9mm的PPR管材按照北欧化工公可的R4130E相近,自199年投放市场图2所示的接过程,选择最佳艺条作焊接至今,产品质量稳定,产品供不应求从近两年PPR管材专用料的应用情况看,无ds论选用进口料或国产专用料加工的管材,由于国内压E|修面加热切换对焊没有标准及施工规范,管材生产和施工中经常会出现一些质量问题,其主要原因就是对PPR专用料的加工工艺、管材焊接条件,以及对设备的要求没有生产和使用经验:笔者就这几方面的问题进行了探吋间t索研究1实验部分中国煤化工内度力1.1原材料及制品CNMHG间PPR管材专用料:自制收码日期:2001-10-28邱祥玉:聚内烯管材加工性能究1.↓性能测试参数见表1(1)PPR专用料流变性能表生产线加工PPR管材工艺参数用哈克流变仪测定不同温度和转速下PR专青材规格简温度杆转速牵引速线;产,用料的流变行为mxm1分℃/r: minim.min1:1·批测结果(2)PPR管材焊接性能及焊接区结晶度分析975×84220-230180.58焊接拉伸试验按DS203标准取样,依据90×012-12068合90×12.320-:58合格ASTD638进行拉伸试验,在不同焊接条件下,在焊接处取样分析,测试与母管拉伸强度的K别、取6×82-2430x161含样尺寸为60mm×10mmx6mm从焊接风截取标准薄片,利用X射线衍射仪分2.2加工PPR管材所用设备分析析焊接区域试片的结晶度。要生产合格的PP·R管材,除了选用合格专用(3)耐内压蠕变性能料和生产工艺外,还取决于生产设备,下面就挤出采用管材试验仪依据 ISO DIS158374.23·测试机、机头及模具三个主要影响管材质量的设备加以PPR管材耐内压蠕变性能。讨论。(4)其它性能(1)挤出机其它各项指标参照有关ASTM标准测试从影响物料性能的角度看,作为挤出机最主要2结果与讨论部分的螺杆,对挤出产品的质量与产量十分重要2.1PPR管材专用料加工工艺条件的选择般采用BM混炼型螺杆,长径比(L/D)为30这种PR管材专用科为假塑性流体,其粘度随温度螺杆的特点是熔融段由两条螺纹组成,两条螺纹将升高而下降。若温度过高,其粘度下降而引起降解原来一条螺纹所形成的螺槽分成两条螺槽:-条与对制品带来不利影响若温度过低,专用料不能完全加料段相通,另一条与均化段相通,前者用来容纳固熔融造成管材质量下降;若提高螺杆转速剪切应力相后者用来容纳熔融相。附加螺纹与料筒壁的间增大,专用料粘度下降,有利于成型加工;但剪切速隙要比原来的主螺纹与料筒壁的间隙大些.这科螺率过高易引起熔体破裂影响制品质量。图3是不杆能够将已熔融的物料和末熔融的物料尽早分离,问温度下PPR管专用料的塑化曲线并促进未熔物料更快地熔融,使巳熔融的物料不再受过热的剪切而导致低温挤出,在保证塑化质量的前提下提高挤出量,有利于提高管材的产量和质量(2)机头由于国内有几十年生产聚氯乙烯(PVC)管材的经验致使设备及管材生产厂家利用牛产PⅤC管材的技术来设计机头并生产管村,致使挤出管材在融合线处受损生产P-R管材必须使用蝶旋式或篮51l01l12192243.632式机头,采用这两种机头的技术特点是内部流道物料质量安全系数高;压力降可控制在14MPa;温升虚线一240℃:点划线一230℃;实线-190图3不同温度下PR管专用料的塑化曲线最大为1℃;且机头体积小,容易处理;更换材料时从图3可看出,该专用料在不同的温度下单螺材料损失少;灵活性高杆的转速及扭矩变化.在190℃下单螺杆扭矩发生(3)模具较大的不规则波动,不宜进行加工,而物料在230生产不同的管材需要设计不同尺寸的冂模及模240℃范围内比较稳定,适合于加丁,其加工方法与芯它需要不断更换和变换尺寸。设计P管材用普通PPT艺控制过程类似。但由于该专用料分子模具应遵#十依模芯和管中国煤化工量较高所以比加工普通PP工艺温度高些为宜。材直径的+离模前平按照上述温度要求,考虑到管材的规格螺杆转直部分必须CNMHG成管坯的速等因素笔者选定的生产PPR管材的加TT艺质量;③产压力等级较高的管材时,可以将模芯中30工秽塑料应用20)2年第30卷,第3期部设计成较大的缓冲区、该缓冲区的容积与平直部分物料容积保持一定的比例,以保证管坏质量;④4模具中熔融物料经过的流道圆弧半径要大于一定的尺寸斜面斜角要小于一定的角度,防止物料在流道内形成湍流或死角引起物料分解而影响产品质量3焊接强度分析参照DVS207提供的技术要求,PPR管材焊图4距离焊缝不同位置的切片试样的衍射曲线接试验条件如表2所示。在表2的试验条件下,焊定的压力由于外力的作用,结晶过程复杂并产生接的管材放置48h后(室温)取样,再放置24h,测应力,在使用过程中管道受冲击等外力作用而易产试焊接管材在不同温度下的拉伸强度,结果见表3生断裂。由此表明焊接管材时在保证焊接质量的情表2们7smmx6.9mmPR管材焊搜试验条件况下,应尽量降低焊接温度及焊接压力焊接冷却时接温预力热时遠热划透热时换时烨寝压力冷却时应采取措施降低结晶度使焊逢区结品度按近母管度气|PMPa间t/sPMP间闻P,WPa间lym0.51002558以提高管道的使用寿命0580125.5825PR管材耐内压蠕变分析0.5|5510PPR管材的内压试验施加压力按照下式计算1015515式中:P一—管内施加压力;20415250156—环应力e--管材最小壁厚表3焊接PPR管材在不同温度下的拉伸强度D——平均外径选取奶75mm×6.9mm的PP-R管材,每个试项日01900209020验需要对接焊的管材5根,长度500m:按照SO母管拉伸强度/MPa却建拉伸强度MP|24230DSl5874.2的要求进行试验结果见表4表4PPR管材内压试验结果接头强度系数0.870890.930920940.9静液压强无破裂试验E0D1583742砚定表3表明,PPR管材焊接后拉伸强度均低于母度/MFa时间h无破裂试輪时间h管其主要原因是在温度低的情况下分子之间缠绕3.8结合力不够;在温度高的情况下PP分子链引起断95链被加热的表闻氧化形成低分子物聚积区使焊接强度下降温度越高,这种情况越明显,比较适宜的从表4可以看出,选择合适加工条件和焊接工焊接温度为230-240℃艺,管道的质量符合工程要求2.4焊缝区结晶度分析3结论在焊缝中心区和距焊缝中心不同距离处取样(1)选择了适合PPR管材的加工工艺条件焊缝区切片编号为0°,连续取样编号为34、9(2)结合PR管材专用料的特点,通过对加工母管编号为A'利用X射线衍射仪进行衍射分析,P管材选用设备的分析给出了模具设计原则试验条件为:管压40kV,管流100mA,石墨弯晶单(3)通过对不同条件下PP-R管材焊缝拉伸试色器狭缝系统DS为1°Ss为1°,RS为0.3m,打验,选择了焊接工艺条件,并对焊缝区强度进行了分描速度为5°/min,结果见图4析计算几种不同试样的结晶度分别为:0试样为(4)通过内压试验,证明了PP-R管材及焊缝质356%3试样为3,2%,4试样为314%°试样量V凵中国煤化工31.2%,A试样为32.1%。从这些数值可以看NMHG氅科丌粉耳+,型料管道情报.2001出,距焊缝区越近,结晶度越高。管材对接时要使用邱祥玉:聚丙烯管材加工性能妍究Jason. Pla- tien Pipe for Watcr Supply ans Sewage Disposal.(rma3sODs15874.2.冷热水橐内烯管道系统.第-部分,管材n;: boreal、,1999.288STUDY ON PROCESSING OF THE PP PIPEABSTRACT The processing technology, selection of the pipe forming devices, die designing parameters of the pipe special material have been studied. The welding prucess of the special material have been sludied. The results have shown that suitable processingtechnology, forming devices and welding process can ensure the quality of PP pipeKEYWORDS PP pipe, processing technology, device, die design, welding多『州这公司(莓塑进口牌号产地包装专考价/元密封圈i_g10 minl乙烯丙1410.1420基塑料.电缆屏蔽带、纸403460.美区25kg袋1700用于软性包装及热封战:+,11P订照理者朵其它产品还有:苯段共聚物( SBS. SIS. 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