塑料管道的发展方向

中国塑料管道行业的发展

一、塑料管道产量提速

现代遍布城乡的各种管道就像生命体的血管一样，保障着社会的正常生产、生活，是重要的基础设施。塑料管道被广泛应用于各个领域，在城市及建筑物的给水和排水工程、电力和通讯工程、燃气输送工程、农业灌溉工程、工业生产等方面发挥了重要作用。目前我国塑料管道行业已经成为塑料加工行业的重要组成部分，已经成为塑料管道产量最大的国家。在国家相关政策扶持以及市场需求拉动下（一带一路”建设，中国制造2025，海绵城市建设，地下管廊建设，水污染防治，“煤改气”政策），塑料管道行业保持持续、稳定的发展，产量由2011年的1000万吨增长到2017年的1522万吨。塑料管道行业向高端化、智能化、绿色发展。

年份2012 2013 2014 2015 2016 2017

产量（万吨）1100 1210 1300 1380 1436 1522

增长率（%）10 10 7.4 6.15 4.06 6.0

国内的塑料管道生产企业更加重视优化产业结构、提升产品质量，产业集中度进一步提高，产业结构更加合理。目前行业内前20名企业的产量已超过总产量的40%，品牌和规模企业增长明显，一些企业异地布点、兼并扩张的步伐加快，适者生存，还有一些企业已经选择退出。

国内管道行业是以PVC、PE和PP管道为代表的产品体系，前些年主要的品种为通过挤出和注射成型的口径不大于250 mm的实壁管道和配件。新材料/工艺的革新、塑料管道结构设计的发展、塑料管道的用途进一步扩大不断地推动着国内塑料管道行业新产品的推出，近几年来随着塑料管道的应用进一步扩大，对新型高性能的管道的需求加大，塑料管道新产品的推出也日新月异，PVC-U管的最大口径已经达到1600mm。

二、塑料管道的发展

传统的塑料管道产品从材料来分主要有PVC、PE、PP三类，主要用于市政、建筑给水和排水工程。目前国内PVC管道约占总产量的55 % ，PE管道约占总量的30 %，PP管道约占总量的10%其中硬质聚氯乙烯(PVC-U)给水和排水管道是我国发展最好的塑料管道品种。产品以PVC树脂为主要原料，添加必要的助剂(包括热稳定剂、加工助剂、润滑剂等)加工成型的管道系统。连接方式主要采用专用的胶水粘接和橡胶圈扩口承插2种方式; PE给水和燃气管道是在20世纪80年代末随着高密度聚乙烯(HDPE)压力管道专用料的发展而逐渐兴起的。通过在聚合中加入共聚单体丁烯、己烯等使得聚乙烯材料长期抗压性能提高。PE管道的连接方式主要为热熔承插、热熔对接和电熔连接; PP-R管道是PP原料在制备的过程中加入含量不高于2%的乙烯单体与丙烯进行无规共聚，得到的无规共聚PP-R。改进了普通PP的低温脆性，同时提高了产品的长期静液压强度和耐高温强度。PP-R管道的连接主要采用热熔承插连接的方式。

除了上述3个品种以外，发展得比较早的塑料管道体系还包括铝塑复合管，这是一种金属和塑料的复合管道。内外是塑料层，中间是铝层，塑料和铝层的中间用热熔胶层进行粘合。铝塑管道的连接一般采用铜件进行连接。

双壁波纹管和缠绕管也是我国发展得相对好的塑料管道品种。它们属于结构壁管材，与普通实壁管道的区别在于存在内壁和外壁结构。主要用于埋地用排水或通讯用管道，口径可以做到3m以上。内壁为了满足输送流体的需要是光滑结构，外壁则为了满足埋地抗外压的需要而制成波纹状或中空状的结构。结构壁管道在满足使用要求的同时能够节约原料，对比同样的实壁管道，结构壁管可以节约原料30%-50 %。原材料可以为PVC或HDPE。连接主要有橡胶圈密封连接、热收缩带焊接等。

除上述几种塑料管道外，其它的一些塑料管道包括用于电力输送的护套管和化工用途的氯化聚氯乙烯( PVC- C)、丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)管道，用于光纤和通讯护套管用的PE管道和HDPE硅芯管，用于汽车、机械气动行业中的聚酞胺管道以及用于地板采暖用的交联聚乙烯(PE-X)管、聚丁烯(PB)管道和耐热PERT管等。

随着全社会节能、节水、节材、节地的“四节”工作的开展，将促进塑料管道有更大的应用市场。管网改造、污水处理、建筑物内增加污水回用的中水管网设计等许多机会将会进一步促进塑料管道的推广应用。在塑料管道新产品的更新换代过程中，改性材料、新材料的出现速度将会更快。由单一材料加工逐步转向改性复合材料，以提高管道某方面特性或综合性能。同时非开挖技术、水中铺设技术、无沙铺设技术、大口径管道连接技术等先进的工程安装技术将会得到普遍运用。

三、新材料/工艺的发展促进产生的新型塑管

PVC-M管是通过提高配方中抗冲击改性剂的加入量，达到提高材料韧性的目的。目前国内主要采取加入甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)和核壳结构的丙烯酸醋类共聚物(ACR)树脂为主，提高了材料的韧性的同时又避免过于削弱材料的强度。良好的韧性提高了管材抗水锤和点载荷的能力。PVC-M管材较同规格的PVC-U管材承压能力高。PVC- U管材的设计应力为12.5MPa，PVC- M管材的设计应力则为16 MPa。在承受相同压力的前提下，PVC-M压力管的壁厚大约比相应的PVC- U小30%。

PVC-O管是通过特殊的取向加工工艺制造的管材。这一加工工艺是把采用挤出方法生产的PVC-U管材进行轴向拉伸和径向拉伸，使管材中的PVC长链分子在双轴向规整排列，将垂直于双向拉伸这个拉伸面的强度，叠加到拉伸面方向来，增加材料拉伸面方向的强度，获得高强度高韧性、高抗冲、抗疲劳的新型PVC管材，性能远优于普通PVC-U管材。PVC-O产生薄片层状结构，分层结构会阻止由于缺陷和点负载产生的裂纹在材料中扩散。裂纹在各层通过时会由于应力集中的减少，裂纹扩展被有效的抑制，这样PVC-O管材同时提高了冲击强度和抗裂纹扩散能力。目前PVC-O管道的国际标准中，规定了其最小要求强度为45 MPa，比普通的PVC -U的25MPa高了不少。在同样的口径和设计压力下，PVC-O管材比PVC-U管材可节约原料30%以上。通过双轴拉伸之后，其产品的冲击强度可以提高10倍以上。此类管道在北美的应用比例达到30%以上。

PE-RT管是一种新型的可用于热水管道的非交联聚乙烯材料。它是通过特殊的分子设计和合成工艺生产的乙烯和辛烯或己烯的共聚物，具有可控制的支链数量和分布结构的聚乙烯品种。独特的分子结构使得材料具有优异的耐应力开裂性能和极佳的长期静液压强度。由于辛烯、己烯等短支链的存在使PE的大分子不能结晶在一个片状晶体中，而是贯穿在几个晶体中，形成了起到晶体之间联结作用的所谓“系带分子”，它保留了PE管的良好的柔韧性，高热传导性和惰性，同时使之耐压性更好，可长期用于