PE-RT管材的技术特性及热熔接工艺分析

1、PE-RTPE-RT 管材地技术特性及热熔接工艺分析武汉金牛经济发展有限公司 涂向群 姜国俊 程彦摘 要：本文通过 PE-RTPE-RT 管材地基本技术性能地描述及热熔接工艺地分析，突出了 PE-RTPE-RT作为一种 耐热型承压管材特别是在地面辐射采暖工程应用上具有地独特优势 . .关键词：PE-RTPE-RT;技术特性；热熔接工艺前言自从塑料承压管道问世以来，各种类型材料地塑料承压管道不断在工业领域和人们生活中 得到广泛应用和发展，聚烯烃类地有：聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯等.近几年来它们作为室内给水管特别是热水输送和采暖管，在我国建筑领域已占据了重要地位.人们对这些不同种

2、类管道地技术特征都有不同程度地认识.它们在实际工程应用中也有不同地优势和异同点 .在这里主要谈谈耐热聚乙烯管材地技术特性和加工特性，并对其热熔接工艺予 以分析 .1耐热聚乙烯材料1.1 分子结构特征耐热聚乙烯属于中密度聚乙烯，英文名称缩写为PE-RT （ Polyethylene with RaisedTemperature resista nee）,它是由乙烯单体和 1-辛烯单体共聚而成地，很显然辛烯与乙烯单体 共聚时具有能形成较长支链地烯类单体，支链上含有六个碳原子（C） ，其聚合反应如下：一个和几个共聚单元上带有地 6C 长支链,使得这种半结晶材料地结晶也有足够地“链 段”数目,分子链之

3、间无需引入活性交联分子,晶格间支链化程度非常高.分子链之间以及长支链之间互相无序缠绕,形成了“立体网状结构”,这种特殊结构地形成使材料地力学性能及 抵抗外应力作用地蠕变性能大大提高,提高了其热稳定性、长期静液压强度、抗慢速裂纹增长（SCG）和快速裂纹扩张（RCP）性能.1.2 PE-RT 与非耐热聚乙烯通过分子设计技术,并采用茂金属催化剂地新型合成工艺是合成PE80 级以上承压管道材料地先进工业技术特征之一 PE-RT 也属于 PE80 级，其工作温度范围可提高到 80C以上，并能 保证 50 年地使用寿命,当然其必须通过国际权威独立实验室进行认证地,满足德国标准DIN4721 和 DIN16

4、883 地要求 .PE-RT 耐热性地提高主要得益于所用地共聚单体是1-辛烯而不是 1-丁烯、 1-己烯等,这样优化了支链地密度和微观晶体结构,达到了与交联聚乙烯同样地耐温性 能.2PE-RT 成型加工特性PE-RT 属中密度聚乙烯,作为耐热聚乙烯,它在生产加工过程中无需交联,克服了交联聚乙烯生产工艺地复杂性、交联度控制不稳定性，使得整个管材绝对地均质，质量稳定地加工温度范围不是很宽，其熔体温度一般控制在190C左右， 管材生产时若温度过高，但 PE-RT其熔体强度低，会影响其成型地稳定性管件地注塑成型一样应采取低温低压机理，要求冷却必须均匀因其热传导系数是聚丙烯、聚丁烯地2 倍，成型收缩率及

5、成型后收缩率都比聚丙烯大交联聚乙烯交联度地大小决定了交联聚乙烯地长期静液压强度，即其使用寿命一般交联聚乙烯地交联度必须达到65%以上，这样交联结构地形成是通过交联剂（过氧化物、乙烯基三甲氧硅烷）在一定地温度和压力下发生化学反应，实现聚乙烯支链地相互交联而成，其加工地 难度大且可变因素多，交联度不易控制PE-RT 对加工设备地适用性较强，一般聚烯烴单螺杆挤出机均可完成 PE-RT 地成型加工，根据 PE-RT 地材料特性进行工艺参数地设定和调整即可2.1PE-RT 成型工艺参数设置（参考）机筒温度C模头温度C水温C机头压力 MPaIn出IVVIn出VVIn出1701751801851821821

6、8118118120035 1 34 5 30 216 222挤出温度挤出温度与原料地材质、熔融指数 MFR 和所加工管材地管径大小直接相关 从加料端至 挤出机端机筒温度控制在 160C200C范围内，机头温度在 170C200C，熔体温度一般不 得超过 200C3 热熔焊接按工艺分析（以承插式为例）3 1PE-RT 材质热熔性能PE RT 是乙烯一 1-辛烯共聚地中密度聚乙烯，它地热性能指标如下：表 1材质熔体流动速率 MFR（g/10min）密度g/cm3维卡软化点C熔点TmC热传导系数Wt/m.kPE-RT0.850.941124.5134.50.403.2热熔焊接工艺参数设定焊接工艺要

7、素有三个：温度、压力、时间321焊接温度确定：要考虑材质地性质及焊接处地质量；322PE-RT 和其它中密度聚乙烯一样是属部分结晶性热塑性塑料，因此它地热焊接温度应在熔融温度 Tm或材料粘流态转化温度 Tf之上，在此温度下塑料才能熔融流动，塑料大分子才能 相互扩散和缠绕通常聚乙烯、PP-R 承插式热熔温度为 260C10C，因此 PE RT 熔融焊接也 应在此范围内进行，但实际实验时差异较大，PE RT 在 260C下进行焊接会出现粘模头现象.323 另外焊接温度受制于：a焊接接头处卷边高度；b树脂熔体对工具地粘附；c.树脂材料地 热氧化破坏，焊接温度太高会产生热氧破坏，析出挥发物（CO、不饱

8、和烴等），焊接强度反而要降低324 加热时间：是焊接过程中重要参数；325 它与加热工具一起，决定了焊件内地温度分布及产生工艺缺陷可能性及焊件形状结构加热时间太短，塑料件表面还未熔融，焊件时困难、压力要大、焊件接触面牢度不够；加热时间 太长，由于温度地传导、辐射，整个管材都软化了，在承插焊接时就不能进行326 加热时间长短还取决于材质地热传导系数；PE-RT 热传导系数为 0.4,而 PP-R 塑料热传导系数为 0.23，因此 PE-RT 升温时间、冷却时间要比 PP-R 短些.3.3转化时间：是指管材、管件表面被熔化后，迅速离开模具，然后将插口端迅速插入承 口端地时间，这一过程应尽可能短 .

9、3.4冷却时间：当管材插入管件承接处后，让其自然冷却到环境温度地时间.它取决于环境温度咼低.下面推荐 PE RT 承插式热熔连接时间，见表2 （热熔温度为 210 土 10C）表 2管外径mm加热时间s最长加工时间s最短冷却时间 min16642208422510523211643.3PE RT 承插式热熔连接步骤3.3.1承插式热熔设备。3.3.1.1 带控温可调装置地加热器（手动焊接）3.3.1.2 承插口加温地模头（各种规格一套）3.3.1.3 大口径连接时采用机械装置，它可保证接头直线度，连接前可使承插口复原3.3.2承插式热熔连接步骤（见承插式热熔连接示意图1）3.3.2.1 准备工

10、作：a检查带控温装置地加热器或机械焊接装置是否满足工作要求；b安装与管材、管件规格一致地模头于加热板上；c设定加热板温度至焊接温度（PE RT 为 210 10C）d用酒精或软纸擦拭加热板表面.（注意不要划伤 PTFE 防粘层）3.3.3焊接：焊接按焊接工艺参数操作，必要时根据天气、环境温度变化作适当调整 .a用干净布清除管材及管件接触面地污渍；b将加热工具加热到熔接温度；（通常熔接温度为210 土 10C）c插口管末端应切割平整，与中心轴垂直，用笔在承口和插口上做适当标记，以利连接定位，必要时须对承口和插口进行整圆处理或对插口管连接端刮削 .d用加热工具将管材、管件地插口、承口地表面熔化；e

11、将模具及加热器迅速移开，这一过程应尽可能短；f将插口端迅速插入承口端，在达到连接强度之前，应将接头固定；g让其接头自然冷却至环境温度 .3.4注意事项：3.4.1 注意工作环境：工作场地有大风，会对熔接质量有影响，因它会冷却加热板，导致不均匀 温度分布 .3.4.2将插口端插入承口端时，外力使用要均匀，不然管子会不直，影响接头使用寿命及强度.3.4.3 注意管材与管件地熔体流动速率差异不能太大，不然不能得到最佳连接强度.MFR 间差值尽可能小 .（ 0.5 1.0g/10min ）图 1 承插式连接示意图3.5承插热熔接头质量检验方式3.5.1用目测检查：a承口件和插口件是否对正；b承口件和插

12、口件之间挤出熔融材料在整个外圆周上是否均一致；c剥开接触面，观察焊接区有无杂质、缩孔、裂纹或其它外伤；d观察有否由于熔接温度过高、焊接压力过大造成地管壁塌陷，卷边过大或形状不正确现象.3.5.2 用实验方法来验证管接头处焊接牢度：a把焊接好地管材作静液压实验；有否出现破裂、渗漏现象；b工地上，在施工完毕后进行通水打压实验，一般冷水管实验压力为管道系统工作压力1.5 倍，热水管实验压力为管道系统工作压力 2 倍，看整个管焊接处有否破裂、渗漏现象发生 .4 PE-RT 采暖管地工程应用优势4.1良好地热稳定性和长期静液压强度，在地面辐射采暖和热水系统中可保证50 年地使用 寿命金牛 PE-RT 管材管件工程典型应用实例:1山东地区 德州华语学校20 万 m22山东地区 威海西峡口高档别墅小区10 万 m23内蒙古阿拉善左旗体育场 5 万 m24.2PE-RT 管材具有很好地柔韧性，其弹性模量低、弯曲半