ppr管质量问题及其分析

一、PP-R管分析
PP-R(PolyPropyleneRandom)管，即无规共聚聚丙烯管，是当今发达国家普遍采用的新型水管材料。

PP-R管道在欧洲已有10多年的使用经验，由于其优良的性能，近几年来其市场占有率遥遥领先于其他塑料水管材料。

我国的PP-R管材生产及应用也有几年的时间，随着国家大力推广应用化学建材，我国化学建材进入了产业化发展阶段，其中的新型塑料管的发展再次出现新的高潮，目前国内在建筑冷热水与采暖中几乎都是采用PVC-C、PE-X、铝塑管和PP-R管，并逐步向PP-R 管过渡。

PP-R管是当今生产和应用的热点之一。

PP-R管的特点逐步被我国管道工程界认同，PP-R管除具有一般塑料管质量轻、耐腐蚀、强度高、不结垢、使用寿命长等通用优点外，还具有清洁和无毒、较好的低温抗冲击性能、长期耐热和耐压性、良好的保温和节能性能，是真正的绿色环保建材产品，还具有系统连接和安装方便、管件连接牢固，且是永久性的连接等特点。

加之PP-R管具有优良的性能价格比，因而使其从各种新型输水管材中脱颖而出，短短几年时间发展十分迅速，应用十分广泛。

我国目前有300多家PP-R管材生产厂，现有建材市场PP-R管材多种多样，由于各种原因，PP-R管的质量问题还比较突出，致使PP-R 管的优点和特点不能充分体现，影响了管道工程的使用功能，也给相应的工程质量埋下了安全隐患。

我国已正式制订并颁布了GB/T18742.2-20002《冷热水用聚丙烯管道系统》的国家标准，并于2003年1月1日正式实施。

该标准正式实施后，我们根据《冷热水用聚丙烯管道系统第2部分:管材》国家标准的技术要求，对市场的PP-R管进行了一次全面监督检查，检查结果，总体上PP-R管材的质量虽较以往已有不同程度的提高，但是通过抽查生产企业和经销企业的产品总合格率为70%左右，其中经销企业的产品质量合格率仅为50%，说明目前市场上销售的不合格PP-R管材比例仍然相当高，同时检查发现的质量问题是多种多样的。

2006r年浙江省化学建材协会委托国家化学建材质量监督检验中心对浙江省部分管材市场进行的产品抽检结果日前揭晓，塑料管材产品的质量状况触目惊心。

聚丙烯PP-R管抽检合格率仅10%。

现简要分析一下，影响PPR管材质量的各种因素：
1、PP-R管材生产原料
PP-R原料其化学名称为:丙烯-乙烯无规共聚物，由丙烯和乙烯的混合气体进行共聚合，所得到主链中无规分布丙烯和乙烯链段的共聚物。

质量良好的PP-R原料，应符合GB/T1888742.1标准要求，有最小必须强度SMR保证值。

质量较好的PP-R原料主要来自Borealis和Hostalen等公司，所提供的原料有SMR保证值，并且对原料的性能与管子性能间关系有较深入的研究，特别是乙烯含量对管子整体性能的影响。

目前市场上PP-R料的牌号较杂，性能参差不齐，使用上也有很大的差别，有些牌号的PP-R料不太适合用于热水管和压力管，加土某些企业的宣传不太切合实际，极易在币场上造成混乱。

2、PP-R管外观质量问题及其分析......
按照国家标准规定，合格的PP-R管材外观应做到:色泽应基本一致;内外表ICI 应光滑、平整，无凹陷、气泡和其它影响性能的表面缺陷;不应含有可见杂质。

国家标准对管材外观质量标准，虽然仅仅是简单的文字定性描述，但是其所有的定性指标，均能体现管材重要的内在质量。

管材外观合格与否，与产品的原料和加工工艺密切相关，因此管材的外观质量不仅影响管材的美观，而日_影响管材的物理和化学性能，往往决定管材的整体质量。

所以管材的外观检验是十分重要的，可以“由表及里”初步判断产品的整体质量。

2.1外观色泽
国家标准规定合格的PP-R管材外观色泽应基本一致。

关于管材的外观色泽质量要求，标准只是简单原则的规定，但是我们在日常检验中PP-R管材外观色泽出现的问题是多种多样的，有的管材局部变色或表面有斑点，外观色泽不能做到均匀一致;有的表面暗淡无光或外表面有光亮透明的块状。

所有局部变色、表面有斑点、表面暗淡无光、表面有光亮透明的块状等外观色泽不合格的管材，其物理力学性能指标大都达不到标准要求，在使用过程中容易破裂。

另有少数管材虽然外观光泽明亮或彩色鲜艳，但是这类管材多为伪劣产品，其各项性能指标与国家标准要求相差更远。

2.1.1局部变色，以致外观色泽不均匀一致
(1)成因。

PP-R管材是由PP-R树脂经挤出机挤出成型而成。

挤出机的作用能使PP-R树脂从晶体塑化到高弹态，进而再塑化到熔融粘流态这一过程中，如果PP-R 原料在挤出成型时所受到热量和压力不当，会使原料状态变化时发生分子构型改变。

过高塑化温度破坏PP-R的分子结构并产生分解变色。

同时挤出速度过快，在机筒内产生较高的摩擦热，使物料温度升高而分解
变色。

(2)防治措施。

鉴于PP-R树脂的特殊性能，要求PP-R管材挤出加工过程中，应避免塑化温度过高和挤出速度过快，引起PP-R树脂分子结构的改变。

因此对于生产PP-R管材的挤出机螺
杆的设计要求采用先进的计算机模型，使其有良好的低温塑化能力和最佳挤出速度。

要求螺杆的结构能满足PP-R物料能在较低的温度和最佳挤出速度下挤出，并保证塑化质量而不降低挤出量。

用于生产PP-R塑料管的挤出机的螺杆料筒要用先进的计算机模型精确计算的确定各段压力分布、熔融速率，使其有良好的低温塑化能力。

2.1.2表面斑点，以致外观色泽不均匀一致
(1)成因。

造成管材表面斑点的原因，有可能是由加工原料引起的，也可能是由挤出工艺的缺陷引起的。

生产管材的PP-R树脂原料中如有水分，可能导致挤出成型管材表面形成斑点。

管材在挤出成型加土过程中采用真空槽式定径时，水槽中的管子上如有气泡，也会导致挤出成型管材表面形成斑点。

(2)防治措施。

去除原料中的水分或消除水槽中管子上的气泡。

为确保水槽管子上无气泡，必须做到:防止水槽的循环泵产生气蚀，水槽中的水面保持在水口以上，增加水槽中水的循环量。

2.1.3表面暗淡无光
(1)成因。

此类问题的产生原因，可能来自原料，也可能由于加工工艺参数不合适。

生产管材的原料中有水分，可能导致管材表面暗淡无光。

挤出加工熔体温度不合适，挤出机挤出的熔融物料不均匀，定径套过短，口模成型段过短等都可能导致管材表面暗淡无光。

(2)防治措施。

去除原料中的水分或调整管材加工的工艺参数。

其中调整管材加工的工艺参数包括:选择合适的熔体温度，改善挤出机挤出的熔融物料的均匀性，使用长定径套，增加口模成型段的长度。

2.1.4有光亮透明的块状
(1)成因。

机头温度过高和冷却不足。

(2)防治措施。

降低机头温度和冷却水开大。

2.1.5光泽明亮或彩色鲜艳
正规的PP-R管材应是灰色或其它颜色的亚光。

但我们在市场抽检中发现有少数PP-R管材外观光泽明亮或彩色鲜艳，这类管材是典型伪劣产品，这类管材不是采用PP-R树脂生产加土的。

这类伪劣产品与正规PP-R相比还具有其它一些显著特征:其密度略大，落地声比较清脆，手感更光滑。

这类伪PP-R管的危害很大，使用寿命仅为1至5年，而真PP-R管使用寿命均在50年以上。

2.2表面缺陷
按照国家标准规定，合格的PP-R管材内外表面应光滑、平整，无凹陷、气泡和其它影响性能的表面缺陷。

我们在日常检验中发现PP-R管材表面缺陷也是多种多样的，其中有表面粗糙面不
光滑、表面出现气泡和斑点凹坑。

管材表面缺陷，常常影响管材的力学性能，从而在管道工程中留下隐患。

如有的管材面有凹陷和气泡，在高温高压使用条件下，就会在凹陷和气泡处产生应力集中，引起管道的破裂。

2.2.1表面粗糙不光滑
(1)成因。

PP-R管材在挤出加工过程中，在高温下挤出的管坯，需经真空定径槽的真空定型以及用恰当冷却手段和温度及时冷却定型，方能得到外观质量优良的产品。

管材的冷却定型操作，主要是控制真空度和冷却速度两个参数。

真空定型的真空度控制的确当与否，将直接影响管材的表面质量，真空度太高使管材表面粗糙;冷却速度过快易在管材内部产生应力，导致管材表面粗糙。

另外，PP-R树脂原料中的含有水分也会导致管材内外表面粗糙。

(2)防治措施。

将真空定径槽的真空度和冷却速度调整控制到最佳状态。

去除PP-R树脂原料中的水分。

2.2.2表面出现气泡
(1)成因。

挤出成型温度对管材制品的质量和产量均有十分重要的影响。

温度过高，聚合物分解，表面产生气泡。

原料中含有水分，可能导致熔体中出现气泡，导致管材表面出现气泡。

(2)防治措施。

正确控制管材的挤出成型温度;去除PP-R树脂原料中的水分。

2.2.3表ICI出现斑点凹坑
(1)成因。

高温下挤出的管坯，冷却成型时冷却速度对制品的性能有一定的影响，冷却过快易在管材内部产生应力，并降低外观质量。

冷却水流量过大，管子表面就会粗糙，生斑点凹坑。

原料中含有水分，可能导致管材内壁出现凹坑。

(2>防治措施。

将真空定径槽的冷却速度调整控制到最佳状态。

除树脂原料中的水分
3、不透光性质量问题及其分析......
按照国家标准规定，合格的PP-R管材，应是完全不透光。

在PP-R管材的不透光性检测中发现有的管材出现轻微透光或半透光。

检测所发现的轻微透光或半透光管材，经进一步检验发现该类管材均为伪劣产品，其管材的树脂成分均为杂牌PP-R树脂，这类情况大都是由于少数企业，为追求高额利润，降低成本，不惜选用低能PP-R树脂或其它材料冒充PP-R原料。

这类管材的所有物理力学和化学性能指标以及系统适应性均远远不能满足标准要求，若在工程中使用，其危害是不言而喻的。

4、规格及尺寸质量问题及其分析......
国家标准对PP-R管材的公称外径、平均外径以及与管系列S对应的壁厚做了具体规定。

管材的规格和尺寸指标是管材的重要质量指标。

我们在对PP-R管材的规格和尺寸的检验中，管材公称外径、平均外径及壁厚不合格的情况均有发生。

公称外径、平均外径的合格与否将影响管材的应用和施工质量，规格和尺寸指标不合格的管材不能与管件很好连接，同时可能降低连接处的耐压强度，留下管道破裂和渗漏的隐患。

壁厚的质量也将影响管材的物理力学性能。

(1)成因
PP-R管材在挤出成型加土过程中，在真空定型时，其真空度控制的恰当与否，将直接影响管材的尺寸精度。

真空度太低，对管坯的吸附力不足，管坯容易变形，而使管材公称外径、平均外径和壁厚产生误差。

挤出和牵引速度直接影响管材的壁厚、尺寸公差。

挤出和牵引速度过快，造成管材壁厚负误差，挤出和牵引速度太慢，造成管材壁厚正误差。

(2)防治措施
将真空定型的真空度调整并稳定在最佳值，真空度的控制与真空槽的密封程度及真空泵性能密切相关。

控制消除挤出成型系统的不稳定性因素，确保挤出和牵引速度的精确恒定。

5、物理性能和化学性能质量问题及其分析......
国家标准规定PP-R管材的物理力学性能和化学性能指标:包括纵向回缩率、简支梁冲击试验、液净压试验、熔体质量流动速率、净液压状态下热稳定性试验。

我们在对PP-R管材的物理力学性能和化学性能检验中，发现有些管材在进行液净压试验时产生破裂和渗漏。

液净压试验项目是PP-R管材关键的物理力学性能指标，它直接影响管材的使用性能和寿命。

(1)成因
液净压试验不合格的主要原因，既有管材的原料不符合标准要求造成的，也有挤出成型的加工设备和加工工艺参数不规范造成的。

原料问题造成进行液净压试验时产生破裂和渗漏的原因有：(1)按国家标准规定，
生产PP-R管材应使用符合GB/T1888742.1标准要求的正规PP-R树脂，原料应有最小必须强度SMR保证值。

但是有些PP-R管材使用质量不符要求的杂牌PP-R
树脂，这类PP-R树脂分子链中的支链太多，缺少SMR数据，用其生产的管材耐高温性能差;(2)虽采用符合GB/T1888742.1要求的正规PP-R树脂，但由于生产管理混乱，生产过程中混进了杂质或水分，以致管材表面存在可见杂质或气泡，在可见杂质或气泡处会产生应力集中，为此造成管材的液净压试验不合格。

挤出成型的加工设备和加工工艺参数不规范造成的管材表面有斑点凹坑和气泡缺陷(本文前面己经提及)，同样在管材表面有斑点凹坑等缺陷处，也会产生应力集中，造成管材的液净压试验不合格。

(2)防治措施
使用符合GB/T1888742.1标准要求的正规PP-R树脂，加强管理防止原料混进杂质或水分。

使用符合要求的挤出成型的加工设备和加工工艺参数，防止管材表面产生斑点凹坑和气泡缺陷(本文前面己经提及)。

二、PP-R管材弱点分析
用锤子砸的方式来判别真假PP-R管材合理吗！
有的人认为PP-R的所有性能都比PP-B或PP-H好，所以就用锤子砸的办法来区分PP-R和PP-B 以及PP-H。

这样合理吗、科学吗！先让我们来看看什么是PP-R、PP-B吧
PP-R丙烯-乙烯无规共聚物，是将丙烯与乙烯的混合气体进行共聚合，得到主链中无规则的分布着丙烯和乙烯链段的共聚物，丙烯-乙烯无规共聚物中乙烯含量1-4%（采用先进的气相共聚法，使乙烯在丙烯的分子链中随机均匀聚合）
PP-B丙烯-乙烯嵌段共聚物，采用齐格勒-纳塔催化剂，泥浆合成工艺，在单一的丙烯聚合后，除去未反应的丙烯在与乙烯聚合，生成的为聚丙烯、聚乙烯和末端嵌段共聚物的混合物，这种混合物既保持了一定程度的刚性又提高了冲击强度，但透明性和光泽性有所降低，嵌段共聚物的具体性能取决于乙烯的含量、共聚嵌段的结构
PP-H聚丙烯均聚物，他是聚丙烯经过添加抗冲改性剂而改性而成的
他们的性能比较如下
还有的人认为PP-R的刚性应该比PP-B以及PP-H更好，哪一个厂家的管材软，安装后容易变形，就认为不是PP-R。

PP-R的弯曲模量一般在800-900MPa，而PP-B和PP-H的弯曲模量一般在1000-1500MPa，可见管道安装完毕更“挺不住”的往往也是真正的PP-R。

（可见，PP-R管道的安装必须严格按照相关的安装规程去做，否则在使用中容易造成弯曲。

同时因为PP-B的刚性更大，也说明PP-B用于直接弯曲的采暖管道是不适合的。

）
所以从以上我们不难看出，PP-B的冲击性能要优于PP-R，而共混改性的PP-H的低温冲击性能也可能优于PP-R，因为其橡胶相能够吸收外来的冲击能量。

尤其是在5℃以下，PP-R管材存在一定低温脆性，所以被锤子砸碎的往往是真正的PP-R，而不是PP-B或者共混改性的PP-H。

众所周知，PP-B、改性的PP和PP-R之间的主要区别在于其分子结构和微观相态的不同。

PP-R 的分子中乙烯单体随机分布，乙烯含量一般小于5%。

而PP-B分子链中的乙烯呈嵌段分布，其乙烯含量一般在8%或者更多。

改性PP-H则是采用均聚的聚丙烯加上其它成分改性的共混体。

从微观上讲，PP-B（嵌段共聚聚丙烯）原料或者PP-H（均聚聚丙烯）共混改性原料都存在两个相（即橡胶相），而PP-R是一个相。

在科学研究上鉴定PP-R的无规共聚的结构可以采用扫描电镜、红外光谱或者核磁共振等许多方法，但是都需要很专门实验仪器和昂贵的实验费用，在实际工程中难以应用。

再者因为其微观的不同，导致了PP-R和PP-B、改性的PP在许多物理性质，使用性能的不同，但是都不是可以通过简单的直观的感觉可以辨别的，所以通过观察和手感来判断是不可*的，其在宏观上主要表现在其熔点的不同。

区别PP-R和PP-B、改性的PP-H，最准确的办法是采用DSC（differentialscanningcalorimetry—即差示扫描量热法）测熔点，而更简单一点的办法是在150℃烘箱内加热1-2小时，变形不大的就是PP-B或者改性的PP-H。

就单纯的耐热不变形一项，PP-R是不如PP-B的。

因为PP-R中的乙烯单体随机分布在聚丙烯长链中，分子的规整性大大下降，使其结晶度也随之大大下降，所以其受热更容易熔融。

而PP-B 中的乙烯单体是以“段”的形式镶嵌在聚丙烯长链中的，在没有嵌段的区域，存在着均聚聚丙烯的结晶区，结晶度要高于PP-R，使晶体熔融需要更高的温度和更多的热量，表现在熔点上，其熔点要高于PP-R。

看来PP-R在许多性能上不如PP-B和PP-H，那么真正的PP-R的优点何在呢？真正的PP-R的优点在于其长期的耐蠕变性能，特别是在水温比较高的情况下。

而这种性能也是作为上水管和采暖管道的最重要的性能。

下表可以显示管材的耐压性能的差别：
允许工作压力表（DIN8077）
材料类型S2.5（PN20）
20℃50年50℃50年70℃50年
PP-B27.712.15.7
PP-H30.918.510.7
注：安全系数为1.25。

由此可见，在50℃的使用条件下，PP-B的使用压力尚可达到PP-R的2/3，到70℃的条件下，其使用压力只能达到PP-R的约1/2了。

可见，采用PP-B用于工程特别是用于热水将会给使用者带来很大的质量隐患。

综上所述，PP-R的总体使用性能比PP-B或者PP-H占有优势，但并不是PP-R的所有性能都优于PP-B。

三、PP-R塑料管和管件的真伪识别方法
生产合格的PP-R管必须对原料和挤出设备有严格的要求。

可以生产冷热水管的PP专用原料有三种：
1、均聚PP加入一定量的增韧助剂经共混造粒而成，这种原料称之PP-H。

2、采用PP与PE嵌段共聚，这种原料称之PP-B。

3、采用先进的气相共聚工艺，PE在PP的分子链中随机、均匀地进行聚合，这种原料称之PP-R。

用于生产PP-R塑料管的挤出机的螺杆料筒要用先进的计算机模型精确计算的确定各段压力分布、熔融速率，使其有良好的低温塑化能力。

普通的单螺杆挤出机是不能用来生产PP-R管的。

目前市场上PP-R管70-80%都不是真正的PP-R管。

为了帮助用户能从外形和手感上初步识别真伪PP-R管和管件。

可参照以下几点识别方法：
（1）产品名称：PP-R的产品名称应为“冷热水用聚丙烯管或“冷热水用PP-R 管”凡冠以超细粒子改性聚丙烯管（PP-R）或PP-R冷水管、PP-R热水管，PP-E 管等，非正规名称的均为伪PP-R管。

（2）产品测试单位属非专业单位，测试项目内容与PP-R管的标准所列内容不符，产品推荐部门或产品推广部门，对PP-R产品标准不了解或无PP-R标准的部门所出具的证书均属伪PP-R。

（3）伪PP-R的密度比PP-R略大。

（4）PP-R管呈白色亚光或其它色彩的亚光，伪PP-R管光泽明亮或彩色鲜艳。

（5）PP-R管完全不透光，伪PP-R管轻微透光或半透光。

（6）PP-R管手感柔和，伪PP-R管手感光滑。

（7）PP-R管落地声较沉闷，伪PP-R管落地声较清脆。

真正的PP-R管应符合标准ISO/DIS15874.2-1999《冷热水用塑料管道系统--PP第二部分管材》管件应符合标准ISO/DIS15874.2-1999，《冷热水用塑料管道系统--PP第三部分管件》；伪PP-R管道和管件的性能是无法通过上述标准。

应当指出，伪PP-R管的使用寿命仅为1-5年，而真正的PP-R管使用寿命均在50年以上。