发展PVC-M和PVC-O意义 我国现在生产聚氯乙烯管道和型材的行业其生产规模越来越大，特别是型材行业，发展很快，但是和国际先进水平比较，水平较低，效益较差。特别是聚氯乙烯管道行业要转变发展模式，走自我技术创新的道路。 现在聚氯乙烯生产的各个方面都需要进行一场新的技术革命，如PVC生产加工工艺、生产加工设备的改进。管材、型材模具专业配套性研究，管材、型材应用领域的扩展、产品性能的提高、质量体系的保证、管材的连接方式和铺设技术等。在管道方面值得重视、研究的是发展PVC-M、CPVC和PVC-O。它们的发展可以为我国聚氯乙烯管道业开创崭新的局面，形成新的竞争优势。 发展和推广PVC-M、CPVC和PVC-O管道，它会替代传统的管道（如PVC-U管、PE管材、PPR热、冷给水管道）它的发展会对管材行业的二次发展做出突出的贡献。PVC-M、CPVC和PVC-O管材的生产可通过材料的化学改性或物理改性，可以显著地提高强度、韧性和它的使用范围。在具有高强度、高韧性、其结果是的在相同应用条件下可以大幅度地减少管材的壁厚。达到标准的PVC-M管材其设计应力可以达到17MPa，PVC-O管的设计应力可以最高达到35MPa。和传统PVC-U管材标准规定的设计应力12.5MPa。在大幅度减少管材壁厚，直接降低材料消耗和费用，高强度、高韧性的聚氯乙烯管材，极大地扩宽了可应用的范围。表1 PVC-M和PVC-O 与PVC-U比较设计应力名称MRS MPa设计系数 C设计应力MPa国际标准 ISO4422PVC-U252.5-210-12.5中国 CJ/T 272PVC-M24.51.5316国际标准ISO 16422PVC-O31.5-501.4-216-36通常一项新技术能够降低消耗和成本10%就被认为是大进步，PVC-M和PVC-O技术能够如此大幅度“节能减排”的技术创新是罕见的。下图是国外几个科研机构对不同管道系统能耗的研究，一致认为PVC-O管材被认为是最有利生态、环保的供水管材。开发和推广PVC-M和PVC-O必然受到广大用户的欢迎，系统也必然会得到政府大力支持和鼓励。遗憾的是规模全球第一的中国聚氯乙烯管道业在开发和推广PVC-M和PVC-O上至今仍然落后很多。近年我国已经有一些领先企业成功开发出PVC-M管，制定了产品行业标准，应用在逐步扩大。但是，推广不够，大量用户还在使用性能较差耗料较多的传统产品，同时市场又受到假冒伪劣PVC-M管的冲击。我国探索开发PVC-O已经多年，但是长期没有能达到商品化生产。可喜的是近年有企业自主开发出一种连续制造PVC-O管的生产技术并已经投入少量生产，这是非常可贵的突破。然而在性能指标上还比较低，稳定性和可靠性还在考验中，我国也还没有PVC-O管标准。有利的是PVC-M和PVC-O技术在国际上已经成熟，已经有国际标准和先进国家标准。近年不断有研究报告发表，有新技术创新成果推出。因此我国开发和推广PVC-M和PVC-O可以充分利用国外的经验，也可以考虑开展国际合作，尽快补上这一方面的差距。建议制定我国塑料管业十二五规划时要把开发和推广PVC-M和PVC-O列为技术创新的重点，建议建设部制定推广应用和限制使用技术新公告时要明确地鼓励PVC-M和PVC-O管。2 标准和检测是发展PVC-M和PVC-O的基础标准和检测是发展新型塑料管道的基础。开发新型塑料管道首先要明确要求达到的标准和验证的检测。这是由于塑料管道是一种要求保证50年使用寿命的产品（先进国家正在转向要求保证100年使用寿命），又是通常用于隐蔽工程的产品。和一般塑料制品有很大区别，塑料管道的事故损失(直接的和间接的，经济的和非经济的）常常远大于其本身的原始价值。所以国际上根据长期的经验和教训，对于塑料管道系统制订了一整套严格的标准和检测体系。只有在市场经济还不完善，经济法治还不健全的国家才会有无标准未检测的假冒伪劣产品泛滥。遗憾的是国内至今对此仍然没有被完全理解和接受。常常听到有人抱怨塑料管道系统的标准太保守，有些检测项目没必要，常常看到不明确开发的目标标准，没有进行必要的检测验证就宣布开发出新型管道系统的企业。PVC-M和PVC-O的设计应力是传统PVC-U管设计应力的140%288%。换句话说，在同样直径和工作压力下管壁厚度仅为传统PVC-U的0.710.35。如果性能并没有真正达到标准要求，其后果的严重性可想而知。所以我们在尽力推动开发PVC-M和PVC-O的同时一直在反复提醒要慎重要稳妥。如果没有严密的标准和完善的检测，盲目草率地生产所谓的PVC-M和PVC-O可能给用户给社会带来重大灾祸，同时给生产企业造成重大损失。有的企业急切地来咨询生产PVC-M和PVC-O的技术，但并不询问或不注意必须达到的产品标准和必须进行的检测验证。没有标准和检测如何判断技术的可行性呢？没有标准和检测如何取得用户的信任呢？所以，对于决心开发PVC-M和PVC-O的企业应该把明确必须达到的标准和搞清必须完成的检测放在第一位，在此基础上再探索解决生产的技术问题。因为PVC-M和PVC-O是没有完全公开的新技术(和传统的PVC-U等不同)，解决材料、配方、设备、模具、工艺方法和参数等技术问题需要企业自己研究开发或者通过有价转让。可喜等是相关标准和检测的技术资料已经公开。建议企业先要认真研究。目前已经公布的国际标准和国家标准见表2：表2 PVC-M（PVC-A）和PVC-O国际标准和国家标准标准组织标准号标准名称PVC-M标准我国建设行业标准CJ/T 272-2007给水用抗冲改性聚氯乙烯(PVC-M)管材和管件Modified polyvinyl chloride (PVC-M) pipe and fittings for water supply我国建设行业标准CJ/T 218-2005给水用丙烯酸共聚聚氯乙烯管材和管件Pipe and fittings of Acrylic ester/vinyl chloride graft co-polymer resin for water supplyPVC-O标准国际标准ISO 16422：2006输水用取向硬聚氯乙烯（PVC-O）管材和接透-总则Pipes and joints made of oriented unplasticized poly(vinyl chloride) (PVC-O) for the conveyance of water Specifications美国ASTM标准ASTM F1483取向聚氯乙烯PVCO压力管材标准Standard Specification for Oriented Poly(Vinyl Chloride), PVCO, Pressure Pipe3 测定长期强度曲线是提高设计应力的依据众所周知，热塑性塑料管的长期性能和短期性能有很大差别。决定设计应力的基础是最小要求强度MRS，即在规定使用条件下保证安全使用50年的容许应力。一个PVC-M和PVC-O产品要让人完全信任首先必须拿出MRS的数据。例如500等级的PVC-O必须有MRS=50 MPa的证明。而这MRS是通过测定长期强度曲线（又称回归曲线）得出的。所以，生产PVC-O的企业必须下决心测定产品的长期强度曲线，证明自己产品的MRS。否则提高设计应力就没有依据。长期强度曲线的测定有完整的标准方法（GB/T 18152, ISO 9080），国内也已经有测定的能力和经验(如中国化学建材测试中心)。我国在聚乙烯管用料领域测定长期强度曲线已经普及，但是在聚氯乙烯管用料领域至今还没有推开，成为我国聚氯乙烯管道业的重大隐患。PVC-M和PVC-O要大幅度提高设计应力，必须一起步就建立在有科学依据的根基上。希望计划开发还生产PVC-M和PVC-O的企业从开始就认识这一点。当然，在开发初期，在工艺条件等都还没有稳定下来时不能去测定长期强度曲线。但是从起步就要确定一条目标的长期强度曲线，开发中不断做短期测试与该曲线在短期的强度数据比较，从而指导工艺条件的调整，推断是否已经接近要求，是否到了可以稳定工艺生产一批送去进行正规的长期强度曲线测定。例如；如果决定开发目标是PVC-O 500，按照上图在10小时的测试中强度（管材中环应力）应该大于70 MPa，在1000小时的测试中强度应该大于65 MPa。如果短期测试达不到要求就说明取向效果不够，需要调整工艺条件等。如果短期测试都达不到上述要求当然不能说已经开发出PVC-O 500，但是短期测试都能稳定达到上述要求后还必须进行长期测试测定产品的长期强度曲线，在确认MRS超过50MPa后才有依据鉴定为PVC-O 500。4 韧性非常优越是PVC-M和PVC-O的特长为什么PVC-M的MRS=24.5 MPa比PVC-U的MRS=25 MPa相近，设计应力却从12.5 MRS提高到17.5 MPa? 是因为PVC-M克服了PVC-U的脆性，具有了接近聚乙烯管的韧性，所以可以大幅度地减少设计系数，从2-2.5减少到1.4-1.53。为什么PVC-O 500的MRS是PVC-U的200%，设计应力确从10 MRS提高到36 MPa? 也是因为PVC-O有非凡的韧性，所以可以大幅度地减少设计系数到1.4。因此判别PVC-M，PVC-O，PVC-U最简单最直观的方法是测试韧性，验证PVC-M和PVC-O性能的各种测试中韧性的测试很重要。按照我国PVC-M的行业标准CJ/T 272，相关韧性的测试有4项：落锤冲击试验，高速冲击试验，切口管材液压试验，C-环韧度试验。其中最能直观显示PVC-M高韧性的测试项目是高速冲击试验：规定用10-30公斤的重锤从20米高度落锤冲击，要求管材不发生脆性破坏(可以冲击出空洞或凹坑，但是不可以破碎)。显然，计划开发或生产PVC-M的企业必须首先准备好进行这些测试的条件。在开发期间用这些测试探索达到标准的工艺条件，在生产后定期进行这些测试对内进行质量控制，对外展示质量水平。有的企业声称自己生产的是PVC-M，但是在企业中看不到进行这些相关韧性测试的装备和纪录，如何能让人信任？5 在标准和检测的基础上探索PVC-M和PVC-O生产工艺和PVC-U等传统的塑料管等不同，PVC-M和PVC-O是近年创新的产品。生产PVC-M和PVC-O的工艺技术(尤其是PVC-O的)国内外都还在不断探索和发展中，没有完全公开，或者保密或者用专利保护。所以生产企业需要自己研究开发或者通过有价转让。值得注意的是从国外近年发表的一些研究报告中还是可以获得一些有关PVC-M和PVC-O工艺技术的资料。例如2010年第15届国际塑料管会议上就有一报告介绍树脂分子量对PVC-O性能的影响。国际上生产PVC-M的工艺技术已经比较成熟。国内也已有多家领先企业掌握了生产PVC-M的工艺技术，获得了成功采用国产设备国产原材料大量生产PVC-M的宝贵经验。基本等同国际先进标准的行业标准CJ/T 272已经在2007年发布。当前的主要问题是要严格执行标准，坚决制止假冒伪劣产品的祸害。虽然生产PVC-M的设备和工艺与传统PVC-U的类似，但是对于设备性能和工艺控制有很高的要求，还必须配置必要的检测设备。所以并不是所有生产PVC-U的企业都适合转向生产PVC-M。国际上生产PVC-O的工艺技术有两条路线。两步加工法和一步加工法。两步加工法是把挤出厚料胚和双向拉伸取向分成两步。取向是把挤出成型并已经冷却的PVC-U管材段（厚料胚）放在模具内通过加热和加压膨胀到要求尺寸来实现的。一步加工法是在管材挤出生产线上，把已经挤出成型的PVC-U管材（厚料胚）连续地通过径向的扩张和轴向的拉伸实现双轴取