衬氟阀门即塑料衬里阀门的开发

摘要 介绍了常用塑料的性能特点，塑料阀门与塑料的应用及成型方法。
关键词 ；；；滚塑
The devoloyment of plastil valve and plastic lined valve
Hu Yuan-yin Xu Ding-shun Liu Li-fen
(Shanghai anticorrosive valve group co.,ltd , shanghai 201611 china)
Abstract: Introduling the performance charalteristics of commonly
Used plastic, the applications and forming methods of plastic valve
And plastic lined valve.
Keywords: plastic; plastic valve; plastic cined valve; rotational
moulding
塑料是人类使用的四大材料之一（四大材料：木材、钢铁、硝酸盐即水泥和陶瓷、塑料）。塑料是20世纪才发展起来的新型材料。20世纪30年代到50年代是高分子材料全面奠基的时期，石化工业的蓬勃发展为塑料的生产提供了丰富的原料。20世纪60年代以后，通过共聚、共混、复合对高分子材料进行改性，通过控制聚合和加工工艺过程，改善高分子的微观结构以提高其性能和各种新工艺，新技术、新材料的不断出现，各种工程塑料相继进入市场，成为体积年产量仅次于钢铁的第二大类非金属材料。

1.的分类与用途
早在50年前，问世不久，就有人预言，将成为化工应用领域里{sx}，对管道和的需求量将会大幅上升，人们相信将出现一个世界，不仅广泛用于建材工业、汽车工业、宇航工业、给排水工业，在石油化工业中更是受益多多。因为石化工业中90％的工况要求低温操作，而与管道符合这一要求，同时避免了许多腐蚀性问题。

就工业本身而言，它是由树脂生产和制品生产两个部份组成。在树脂与制品间还常常有制造过程，这一过程有时放在树脂生产部门，有时则放在制品生产部门。工业的这两组成部份是相互依存的。没有树脂生产，就没有制品的生产。但是没有制品的生产，树脂原料就不能成为生产或生活资源。两者是一个体系的两个连续部分，图（1）是从原料到制品的生产流程。

是高分子材料中产量{zd0}，使用最广的一类材料。按照ISO国际标准和我国GB/T2035标准的定义：是以高聚物为主要成份，并在加工为成品的某阶段可流动成型的材料。
的分类有多种方法，按起始原料可分为xx高分子改性塑料（如：赛璐铬、醋酸纤维、酪素塑料等）和合成料。按受热行为可分为：热固性（如：酚醛塑料、氨基、醇酸树脂、不饱和聚脂、有机硅树脂、热固性聚酰亚胺、聚苯并唑、聚邻苯二甲酸、二烯丙酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂等）和热性（如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚脂等）。
按用途可分为：通用和工程。通用塑料如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。工程塑料又可分为通用工程塑料（如：聚碳酸酯、ABS、聚酰胺、聚甲醛、聚苯醚、热塑性聚脂等）和特种工程塑料（如：聚醚砜、氟、聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚芳酯、液品聚合物等）。
2.几种常用材料的性能特点
2.1聚氯乙烯（PVC）塑料
2.1.1 物理机械性能
聚氯乙烯分为硬质聚氯乙烯和软质聚氯乙烯，石化行业经常使用的是硬质聚氯乙烯塑料，其物理机械性能见表1。聚氯乙烯的密度小，易于安装；导热系数小，介质温度不太高时可不用保温层；线膨胀系数较大，管道安装时应考虑膨胀问题；使用温度较低，一般在70℃以下。
2.1.2 耐腐蚀性能
聚氯乙烯主链由非极性共价键C-C联结而成，不含活性较大的基团，化学性质比较稳定。硬质聚氯乙烯除了强氧化剂（如浓硝酸、发烟硫酸等）、芳香族碳氢化合物及酮类外，能耐大部分酸、碱、盐、碳氢化合物、有机溶剂等介质的腐蚀，见表2。
表1 聚氯乙烯物理机械性能

表2 硬质聚氯乙烯耐化学腐蚀性能数据

2.1.3  应用
硬质聚氯乙烯能耐大部分酸、碱、盐和碳氢化合物的腐蚀，在炼油化工防腐中应用广泛。但硬质聚氯乙烯的使用温度比较低，一般为70℃以下，而且由于聚氯乙烯线膨胀系数较大，为普通碳钢的5～6倍，故在温度相对较高且温度变化较大的生产工艺条件下不能使用。
2.2 聚乙烯（PE）塑料
2.2.1 物理机械性能
聚乙烯是乙烯的高分子聚合物，可分为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯。低密度聚乙烯分子结构中含有较多的支链，结晶度较小；高密度聚乙烯支链很少，结晶度比较大。聚乙烯是结晶性聚合物，结晶度多其物理机械性能影响比较大。聚乙烯的物理机械性能见表3。
表3 聚乙烯物理机械性

2.2.2  性能
聚乙烯的性能与聚氯乙烯相比要好一些，主要体现在除耐腐蚀外，还几乎不溶于任何有机溶剂，在甲酸、氢氟酸介质中的耐腐蚀性也优于聚氯乙烯，见表4。但聚乙烯的环境应力开裂现象较严重，在较低应力或应变下，浸在一些介质中会发生突然开裂。在腐蚀环境下，聚乙烯在不受力的情况下，使用温度可稍高于硬聚氯乙烯，但由于聚乙烯强度较低，在同样应力条件下，允许的使用温度低于硬聚氯乙烯。

表4 聚乙烯耐化学腐蚀性能数据

2.2.3  应用
由于聚乙烯的环境应力开裂现象较严重，在较低应力或应变下，浸在一些介质中会发生突然开裂，另外其机械性能不及聚氯乙烯，所以其在石油化工腐蚀环境中的综合性能不如聚氯乙烯，应用也没有聚氯乙烯广泛。
2.3  聚丙烯（PP）塑料
2.3.1  物理机械性能
聚丙烯是丙烯的高分子聚合物，是目前工程塑料中最轻的一种，其物理机械性能见表5。与聚氯乙烯相比，它的缺点是线膨胀系数大、弹性模量小、成型收缩率大、低温下的脆性大；优点是具有较高的使用温度，软化点较高（180℃）。在70℃以下，硬聚氯乙烯的强度高出聚丙烯许多，但随着温度上升，聚丙烯强度下降趋势较小。当超过硬聚氯乙烯玻璃化温度（80℃时）时，聚氯乙烯xx丧失强度，而聚丙烯仍保持强度（120～150kg/cm2），所以高温度使用性能良好是聚丙烯{zd0}的优点。
表5 聚丙烯的物理机械性能

2.3.2 耐腐蚀性能
聚丙烯除了强氧化剂如浓硝酸、发烟硫酸、绿磺酸等以外，可以耐大多数无机酸、碱、盐的腐蚀，而且常温下几乎所有的有机溶剂均不能溶解聚丙烯，见表6。由于具有良好的耐高温、耐腐蚀性能，聚丙烯广泛应用于石油化工耐腐蚀管道、阀门贮槽等构件中。

表6 聚乙烯耐化学腐蚀性能数据

2.3.3  应用
聚丙烯具有线膨胀系数大的特点，在加热时管线受热伸长，温度下降时收缩，在生产过程中长时间温变拉伸、压缩应力载荷作用下，管线易出现塑性弯曲变形。由于聚丙烯管材线膨胀系数大、弹性模数小、低温下的脆性大，不适用于温度很高且温度变化较大的生产工艺环境。
2.4  氯化聚氯乙烯（CPVC）塑料
2.4.1  氯化聚氯乙烯的性能
氯化聚氯乙烯的氯质量分数由PVC中的56.7％提高到63％～69％，氯含量的增加，使得氯化聚氯乙烯的结构上分子的不规整性增强，结晶度下降，分子链的极性增强，因而使其热变形温度显著上升。CPVC产品的使用温度{zg}可达93～100℃，比PVC提高30～40℃，氯含量的增加还会使得氯化聚氯乙烯的硬质脆化温度Tg显著升高。又由于单体PVC的分子质量的增加，也会使Tg在相同的氯含量水平时有小比率的增加。氯化聚氯乙烯的这些特点改善了PVC的抗化学性及抗腐蚀能力，能抗酸、碱、盐、脂肪酸盐、氧化剂及卤素等的化学腐蚀；同时，CPVC的抗张强度、抗弯强度较PVC也有改进。CPVC具有优越的耐高温、耐老化、耐化学腐蚀性能、高阻燃性和较高的机械强度等特点。氯化聚氯乙烯材料的耐化学腐蚀性能数据见表7。
表7 氯化聚氯乙烯耐化学腐蚀性能数据

2.4.2  氯化聚氯乙烯应用
氯化聚氯乙烯具有低成本、高硬质脆化温度、高热弯曲温度、稳定的化学性质、优异的机械性能等特性，在发达国家被广泛用于工艺条件苛刻的腐蚀环境，国内也在近几年开始引进这种非金属材料，在一些腐蚀比较严重的石化生产装置应用，取得了良好的应用效果。
3. 塑料
由于上述几种塑料具有的特殊性能，因而广泛用来生产石油化工管道。塑料的生产工艺主要是注塑成型的。
又因塑料阀门的主要元件是由注塑模具制造的。近些年来，数控机床快速发展、不断更新，促进了模具制造业的发展，精密模具、大型模具、以及精密注塑设备的出现，使塑料阀门的生产得到快速发展。
使塑料发展的另一个原因是市场需求，给排水工业上使用了大批塑料阀门，这是因为塑料材质的某些特性决定的：
其一：给排水管道用使用温度不高（常温），使用的压力不高（0.4～0.6Mpa），而且管道内不易结垢，没有污染，塑料很适合。
其二：连接方便，除去法兰连接外，还有螺纹连接`卡套连接和承插焊连接，某些塑料材质可以简单地承插粘合连接，而有些塑料需要熔焊，即使熔焊，也比金属对金属的焊接简单很多，所以受到使用者的欢迎。
其三：塑料价格便宜，生产成本低。 由于以上原因，塑料阀门的发展非常迅速，随着工程塑料新品种的出现，耐温、耐压、耐腐蚀性能不断提高，塑料的应用范围还将进一步拓展。图2是各种类型中较典型的塑料，几乎涉及所有通用。

4. 塑料衬里
我们知道塑料的使用温度是有限的，通常在70℃左右，适应压力大多在0.6Mpa左右。
单纯用塑料制作的阀门是难以胜任在较高温度、较高压力工况下工作的，必须另辟蹊径。人们在不断试验和实践中，利用塑料的可塑性加工原理，用钢铁作外壳，将塑料衬于壳体内，以隔绝钢铁金属与强腐蚀性介质的直接接触，这既解决了塑料的强度低，而不能承受较高压力的问题，又解决了钢铁材料不耐腐蚀的问题。塑料衬里阀门将适用压力由0.6Mpa提高到PN1.6Mpa，扩大了使用范围。
塑料的设计,生产工艺与塑料()基本相同（见《》2007-01），因此不再赘述。除了模压成型和注塑成型生产阀门之外，滚塑成型工艺对于某些大口径生产是一种既实用又经济的好方法。
滚塑加工工艺最早起始于上个世纪40年代的欧、美等发达国家，是继塑料加工、挤出、吹塑、注塑、拉伸等工艺后新出现的塑料加工工艺。它的特点：一是大型的制品，二是形状怪异、产品无内应力。滚塑工艺逐渐被人们所接受，并在欧、美等国兴起、发展，我国最早引进滚塑工艺是上个世纪七十年代末、八十年代初。最早的工艺是从小孩的搪塑玩具开始，基本是一些工艺比较简单、设备比较简陋、产品比较小且单一的小作坊。随着我国的改革开放，给滚塑的发展带来了勃勃生机，尤其90年代以后，我国的滚塑行业发展加快，制品种类越来越多，应用领域越来越广。滚塑技术作为一种新工艺，应用于阀门生产还是近几年的事，最开始用于大型化工管道和工业弯头，以及储罐。上海耐腐门集团公司已将此工艺用于大口径的蝶、球和截止的生产，在全国处于{lx1}地位。
塑料()在生产工艺较塑料()容易些，适用范围宽广些，大部分塑料不能采用滚塑工艺制造和储罐。然而大部分塑料都能采用滚塑工艺衬里，滚塑工艺特别适合于大口径阀门的衬里，不需要笨重的衬里模具和大型加热炉设备，可直接在滚塑机内进行滚塑加工。这样，不仅减少了设备费和模具费，降低了生产成本，为塑料的生产开辟了节能降耗的新途径。
5. 结束语
塑料的制造在我国方兴未艾，随着新型塑料品种的不断出现，塑料阀门的生产工艺不断改进和完善，塑料的品种规格不断增加和品质的不断提高，在这个塑料世界的年代里，塑料的应用前景xx广阔。
由于塑料阀门优异的耐腐蚀性、不沾性、保温性、电绝缘性和生产成本低、安装简便等特点。将在我国石化工业，给排水工业中担当重要角色。
参考文献
1. 黄锐 . 塑料工程手册 <M>.北京: 机械工业出版社, 2000.
2. HG 20520-1992, 玻璃钢/聚氯乙烯(FRP/PVC) 复合管道<S>
3. 胡远银, 等. 衬氟塑料阀门设计若干问题的探讨<J> . 阀门,2007,(1).

 

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