最新CPVC的特性及应用汇总.docx

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最新CPVC的特性及应用汇总

CPVC的特性及应用

氯化聚氯乙烯（PVC-C）纯净水

及热水管道系统简介

庞伟高、周慧生

近年来，由于我国GDP每年最低以7%-8%的速度增长，人们的生活水平不断提高，对高品质产品的需求日益增长。

在冷热水管的使用上，人们更希望使用到物性好、清洁、安全和安装简便的管道系统。

河北宝硕管材有限公司采用美国诺誉公司制造的PVC-C原料，利用德国克劳斯·玛菲设备挤出生产的PVC-C管材具备塑料管道最大的抗张性、长期工作温度高、抑菌性、管材、管件同质、密封性强、安装简便的特点，正日益受到人们的青睐。

同时在美国用诺誉公司PVC-C原料制造的PVC-C直饮水和热水管道系统具有实际运行四十年无破坏，然后重新进行检测而性能依然良好。

下面笔者就PVC-C原料情况及管道特性及应用给广大读者做一个简单介绍：

一、PVC-C的由来和发展

制造氯化聚氯乙烯ChlorinatedPolyvinylChloride（PVC-C）的主要原料为PVC和氯，因此理论上我们可以说PVC-C是由PVC经过再氯化过程后形成的，其化学聚合过程见下图：

它最早是由美国诺誉化工Noveon（前BFGoodrich---古利德）公司在1958年发明，1960年代初期进行商业化生产及运用，概念上PVC-C是由PVC再经过重新聚合及氯化作用形成的，但是PVC-C会因为不同的氯化方式、状况及氯的反应量有很大的差异性，Noveon可将其PVC-C分子链增大，使氯含量由一般UPVC的56.7%提升到68%，最高到74%，分子间的稳定性显著增强，解决了某些PVC产品的分子链不稳定性而导致的其中的RVCM（剩余氯乙烯单体）析出的问题。

同时要指出的事，一般厂家的PVC-C树脂生产技术，通常使其原料中的氯含量仅止于63%左右而已。

由于拥有顶尖的科研团队和最先进的PVC-C生产工艺，再结合Noveon公司专利的材料配方科技，使得目前NOVEON诺誉公司原料中的氯含量最高已达到74%的世界最高水平。

其投放市场的PVC-C树脂，氯含量在67%以上，具备高耐温性（长期工作温度达93oC）、化学性能迟钝不活泼、材质洁净抗菌、环保卫生、机械性强度优异、最安全的抗燃性及发烟性等，今日诺誉生产的PVC-C已然成为工程塑胶材料中非常重要的一环。

从使用的角度来看，PVC-C在开发初期首先进入民生用冷热水市场，慢慢随着产品的接受性逐渐增加，不断的扩展如纯净直饮水系统、商用纯水系统、电子工业用去离子水系统、医用洗肾用纯水系统、空调用冷热水系统、温泉热水系统、太阳能热水系统等崭新的领域，在北美地区民生市场与铜管系统共领风骚，今日并已拥有30％的市场占有率。

另一方面来说工业市场的脚步虽然稍微慢了一点起步，但是由于其优异的特性，在CORZAN®PVC-C的出现后不久，立刻使得众多的传统工业及高新科技产业都要指定使用PVC-C管路系统。

最迟进入的市场，也是最具独占性的市场－BlazeMaster®消防管道系统，在BFGoodrich多年与美国UL保险实验室及NFPA国家防火协会的努力下，全世界唯一的PVC-C消防喷淋管道系统终于在1986年正式迈入实用阶段，这样的创举至今尚无人能出其右，也为PVC-C优异的防火安全性树立最显著的标竿。

在这我们可以很明确的认定，PVC-C是个历经市场多方验证的成熟管路系统材质，可以符合不同需求的多功能性塑胶。

二、PVC-C管道系统的基本物理特性：

性质

项目

测试方法

测试条件

英制

公制

一般性能

比重

ASTMD792

73℉/23℃

1.55g/cm3

比容

73℉/23℃

0.0103ft3/lb

0.645cm3/g

吸水率

ASTMD570

73℉/23℃

+0.03%

212℉/100℃

+0.55%

洛氏硬度

ASTMD785

73℉/23℃

119

CELL等级

ASTMD1784

23447-B

机械性能

落锤冲击

ASTMD256

73℉/23℃

1.5ftlbs/ino.n.

80J/mo.n.

抗张强度

ASTMD638

73℉/23℃

8,000psi

55N/mm2

抗张模量

ASTMD638

73℉/23℃

360,000psi

2500N/mm2

弹性强度

ASTMD790

73℉/23℃

15,100psi

104N/mm2

弹性模量

ASTMD790

73℉/23℃

415,000psi

2860N/mm2

抗压强度

ASTMD695

73℉/23℃

10,100psi

70N/mm2

抗压模量

ASTMD695

73℉/23℃

196,000psi

1350N/mm2

热性能

热膨胀系数

ASTMD696

3.4⨯10-5in/in/℉

1.9⨯10-5m/m/K

热传导系数

ASTMC177

0.95BTUin/hr/ft2/℉

0.137W/m/K

热变型温度

ASTMD648

217℉

103℃

比热

DSC

73℉/23℃

0.21BTU/lb℉

0.90J/gK

212℉/100℃

0.26BTU/lb℉

1.10J/gK

耐火性能

耐燃等级

UL94

0.062in/0.157cm

V-0,5VB,5VA

火焰传播速度

ASTME84

烟雾产生

ASTME84

70-125

LOI

ASTM2863

60%

介电性能

介电强度

ASTMD147

1250V/mil

492,000V/cm

介电常数

ASTMD150

60Hz,30℉/-1℃

3.70

电力因子

ASTMD150

1000Hz

0.007%

电阻率

ASTMD257

73℉/23℃

3.4⨯1015ohm/cm

三、PVC-C管道系统耐温性

在常见的热水流体输送系统中，PVC-C与ABS、PP、PPR、PB、PEX等相较，PVC-C拥有最大的实用持续操作温度93oC，其他的如UPVC,ABS无法达到80oC常用热水要求，而PP、PPR、PB、PEX等则在高温时压力承载能力非常有限，系统使用寿命也十分短，缺乏合理的实用性，从以下由ISO国际标准组织资料所制作的比较表可以清楚了解。

*82oCLTHS长期环应力比较－在82oC热水环境下，材料环应力在持续操作时的变化，直线转折点代表材料已不再合适压力承载

CPVC

PEX

PE-PT

PP-R

由此我们可以证明PVC-C不仅在同样热水温度下保有最大的压力承载能力，更能提供最长的使用寿命。

此外，如何减少流体的热能损失也是相当重要的条件，PVC-C热传导系数约为镀锌钢管的1/300、铜管的1/3000,亦是所有常用塑胶材料中的最低者。

常见塑胶材料热传导系数比较

综合以上的数据，在输送热流体时如果采用PVC-C管道系统，在应用上不仅可以拥有最大的运行压力及使用寿命，也可以有效防止管内流体热量大量损失,减少管道辅助保温设施的需求,大幅提升整体能源使用效率,是最具输送经济效益的塑胶热水管道系统。

四、PVC-C管道系统卫生性

宝硕管材有限公司使用的诺誉化工PVC-C材料符合欧美各国先进卫生指标如－德国DVGW、英国WRAS、法国CSTB、荷兰KIWA、加拿大CSA、美国NSF等,并已通过中国疾病预防控制中心、NSF美国国家卫生基金会对饮用水设备的严格检验,可安心使用于洁净生饮水相关系统。

由于诺誉化工采用专利PostChlorine氯化技术，使得RVCM残余氯乙烯单体完全在反应过程中消失，不致发生使用管道系统时释放出残余氯乙烯单体，同样的PVC-C分子结构中的氯原子亦处于非常安定的状态，常态下不会产生分离释放现象，符合环境卫生要求。

而诺誉化工的PVC-C其独特的自抑制细菌的作用,不仅无法提供细菌所需的养分,更可以有效抑制流体中病菌繁殖速度（如非典-嗜肺性军团菌），加上PVC-C管路内壁非常光滑细致,大量减少水中微量原素累积及菌类藻类附着孳生机会，给使用者提供最纯净卫生的水质条件。

因此如FlowGuardPVC-C洁净民生管道系统，早已在洁净生饮水系统、民用纯水系统、医疗用纯水系统、洗肾用纯水系统上大量使用。

*120天管内细菌孳生比较*16周管内非典-嗜肺性军团菌孳生比较

*管内壁附着生物菌落平均密度比较*30周内管内静水混浊度比较

五、PVC-C管道系统的抗腐蚀性

PVC-C由于含有高量安定化合的氯原子，因此拥有非常好的化学耐蚀性，整体耐蚀能力介于PVC与PVDF之间，对大部分的无机酸、碱、盐和高分子量脂肪烃碳氢化合物呈惰性反应,并且对强氧化物及卤素有良好的阻抗力。

*PVC-C耐蚀性能分布比较图

此外，由于日常生活用原水来源的条件普遍无法达到最低卫生要求，因此目前在中国生活用自来水厂均采用传统加氯消毒处理，不过PVC-C对自来水中消毒所添加的氯呈惰性反应，不会产生特别的材质变化反应。

六、PVC-C管道系统的耐候性

PVC-C管路道统在户外使用性方面有着极优异的表现，主要的原因来自于特殊的PVC-C材料配方，适量的二氧化钛及其他的专业紫外线抑制剂给PVC-C提供强大的抗紫外线能力。

较之目前一般厂家生产的UPVC/PVC-C已有极大的差异性。

而传统塑胶材料以ABS为例，由于材料本身是由Acrylonitrile、Butadiene及Styrene三种材料共聚合成，异种分子间的键结力较弱，有别于UPVC/PVC-C的单一均质聚合，因此ABS在遭受等量紫外线的照射下，分子间键结被破坏的程度远远超过一般的UPVC/PVC-C，因此脆裂现象特别容易发生，更不用与专利的Noveon诺誉化工PVC-C来比较。

所以在一般状况下塑胶材料都必须加以适当抗紫外线涂层或包覆才能在户外使用，而Noveon诺誉化工PVC-C却不必如此麻烦。

七、PVC-C管道系统的耐久性

美国Noveon诺誉化工PVC-C自材料研发初期至今均是以追求管道系统最大使用效能为宗旨，不断的自我突破，希望能为使用者创造最佳的时效经济性。

所以诺誉化工PVC-C除了满足在合理条件下维持50年操作能力外，更努力追求赋予PVC-C更大的压力/温度使用范围与长期使用性。

诺誉化工位于美国俄亥俄州克里夫兰的管道系统实验室，有着全球最先进的设备器材，而许多重要长期耐压试验自60年代即开始进行到现在尚未失败，让我们每天都不断的在见证PVC-C无与伦比的系统强韧性及耐久性。

*1962年750Psi（52.8Kg/cm2）*1990年1170Psi（82.3Kg/cm2）

八、PVC-C防火性

防火性是PVC-C最为突出的性能，PVC-C具备无法自行燃烧、不助长燃烧、燃烧碳化不熔融滴落、低发烟量的特性，其LOI（LimitingOxygenIndex限氧指数）高达60，是一般塑胶中燃烧安全性评估等级最高的材料，也是目前唯一经美国UL、FM、英国LPCB等国际消防系统认证机构允许，可使用于消防喷淋管道系统的塑胶材料，且已在欧美地区使用近20年时间。

而传统如ABS、PP、PPR、PE、PE-X等均为非常危险的易燃性材料，除了可以轻易地自行燃烧外（LOI<=21），一旦着火后不仅快速四处延烧，而且所发出的高热及熔融的焰滴更会加速火场的扩大，并伴以大量的浓烟，对建筑及人身安全无法提供适当的保障。

因此选用PVC-C除了可满足系统功能需求外，额外还能加强整体设备及建筑的火灾安全性及防护性。

PP（防火强化）FR-PPPVC-C

*美国UL保险试验室塑胶板材燃烧性测试

九、PVC-C管道系统的装设及养护

1、PVC-C管道系统的装设

PVC-C管路的装设流程与UPVC相似，以下是基础的配件及管路装设过程。

切割

直接可以用轮形塑胶管切割器，电锯，或齿轮完好的塑料管专用锯子等简单工具轻松切割，在切割是时尽量确保切割面平整且与管轴呈垂直，才可以获得最大黏合面积（强度）。

去毛边

利用倒角工具或锉刀将管内外的毛边和锉

屑清除干净，并施以适当倒角以使管口易于

进入套节，并减少抹去配件上溶剂粘胶的机

会。

配件准备

用干净的干布擦掉管及配件结合面上的

灰尘和水分，并检查与配件的试接合情

形，此时管应能轻易进入配件套节1/2

到2/3深，若可直接插底部应检查管或配

件的尺寸是否不符规格。

涂抹清洁剂

管与配件套节胶合的结合面须先使用清洁剂（预粘剂）来渗透软化，以增进粘剂之熔接效果，使用大约管直径一半大小的涂抹工具或毛刷（建议勿用破布）将清洁剂（预粘剂）均匀涂在管端及配件套节接合面，大尺寸管件连接或必要时宜增加涂抹次数及量，以确保表面的软化效果。

（注：

FlowGuard　PVC-C2”/DN50，以上才需要使用清洁剂（预粘剂））。

涂抹溶剂粘剂

溶剂粘胶必须在管表面的清洁剂（预粘剂）作用完毕后涂上，结合表面必须被浸透软化，粘胶应以管直径一般大小的涂抹工具或天然鬃刷。

管末端外面应涂厚层粘胶，配件套节骨面应涂中等厚度粘胶。

大于2”/DN20的管应在其末端涂上第二层较厚粘胶或增加相对涂抹数次。

组合

涂完粘胶后，应立刻将插入配件套节并旋转1/4~1/2圈，管端必须和配件套节底部接触。

接合处应施压固定维持10到15秒以确保初步连接（6〞以上管件的连接，需要二人合作紧握约1~3分钟）。

管和配件套节口周围粘胶溢出应很明显。

如果套节口周围的溢出粘胶不连续，表示所涂抹的粘胶不足。

建议应将接合处连同配件切除，重新施工。

过量溢出的粘胶可利用破布擦去。

连接处固化及试验

根据实际管道及施工状况，依照“接合处静置及固化时间表”及系统试压操作说明进行。

2、PVC-C管道系统的养护

对于PVC-C而言，在管道适当安装并完成系统测试后，基本上就不再需要特殊的养护工作，只要确实掌控系统相关操作条件在允许范围内即可，不过相对于其它塑胶，PVC-C管道确实在养护方面有着更方便、更经济、更容易的优势。

附录一、宝硕PVC-C管道同其它塑料管道系统材料的比较

基本物理性能比较

PVC-C

PVC

PPR

PEX

COPPER

抗张强度

MPa23°C

>300

热膨胀系数

X10¯4K¯¹

0.63

1.5

1.3

0.2

导热系数

W/MK

0.14

0.22

>400

极限氧指数

LOI

（阻燃性指标）

氧渗透70°CCM3日大气

无

微小

附录二、美国诺誉公司历史和成就

诺誉化工公司是世界特殊功能性材料的先驱及领导者之一。

2002年所生产产品的全部销售额为12亿美金。

CORZAN®PVC-C先进工业管道系统及FlowGuard®PVC-C洁净纯水管道系统的专利PVC-C原料均来自于美国Noveon诺誉化工公司，其单位原为美国BFGoodrich古立德公司的特用化学品部门，于2001年与航空及太空产品部门分别独立成为诺誉化工及Goodrich公司，Goodrich至今仍在全球化工及航太事业扮演着非常重要的角色。

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