無規共聚聚丙烯（PP-R）管材熔融溫度及靜液壓強度質量比對及評價分析

【摘要】本文簡述了無規共聚聚丙烯管材的應用及國內外標準體系情況，并通過在不同領域隨機采集樣品的方式對不同渠道、產地的產品開展熔融溫度、靜液壓強度項目的質量比對，深入研究遼寧省內產品在行業內的優勢、不足與短板，精準發現其中問題并提出質量提升工作建議。

【關鍵詞】聚丙烯管材；質量比對；熔融溫度；靜液壓強度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.01.032

Comparison and Evaluation of Melting Temperature and Hydrostatic Strength and Mass of Random Copolymer Polypropylene （PP-R） Pipe

LIU Hongbo

（Liaoning Institute of Product Quality Inspection， Shenyang 110144， China）

Abstract： This paper briefly describes the application of the random copolymer polypropylene pipe and the standard system at home and abroad， and carries out quality comparison of melting temperature and hydrostatic strength items of products from different channels and places by random sample collection in different fields， in-depth research on the advantages， shortcomings and shortcomings of products in Liaoning province in the industry， accurately discover the problems and put forward suggestions for quality improvement.

Keywords： polypropylene pipe； quality comparison； melting temperature； hydrostatic strength

冷熱水用聚丙烯管材是目前建筑物給水系統中常用的塑料管道產品之一，由于分子結構的差異性主要分為PP-H（均聚聚丙烯）、PP-B（耐沖擊共聚聚丙烯）和PP-R（無規共聚聚丙烯）三種類型，其中PP-R管材由于其耐熱性能好，溫度適用范圍廣而被廣泛使用，PP-R管材具有密度小、力學性能均衡、抗腐蝕、耐熱性高、清潔衛生、連接密封性好、施工和維修方便等諸多特點，主要用于建筑物內冷熱水管道系統，包括飲用水和采暖管道系統等。人們日常生活中經常使用的聚丙烯管材就是PP-R管材。PP-B和PP-H管材只作為特殊領域應用，目前市面上也很難見到相關產品。

1.1國內外標準總體情況

目前聚丙烯管材產品在我國的執行標準為GB/T18742.2—2017《冷熱水用聚丙烯管道系統第2部分：管材》。該標準于2018年5月1日起實施，取代了之前已經實施了近15年的2002版標準。新標準的發布和實施提高了產品的準入門檻，并在產品性能方面提出了更高的要求，為國際貿易提供了更多便利。我國的國家標準是在ISO 15874-2：2013的基礎上結合我國的國情和產品實際進行了修改。此外，聚丙烯管材在國外還有DIN標準及ASTM標準等，具體情況見表1。

1.2國內外標準的差異性

對上述聚丙烯管材產品的技術標準進行對比發現，幾個國外標準在技術指標上有一定的相似性，但在技術要求上與我國的國家標準有較大差異，我國的標準在制定時充分參考ISO標準中的相關要求，增加了新材料PP-RCT，同時增加了“熔融溫度”等6項重要技術指標，完善了系統適用性的內容，使我國標準與國際標準能夠緊密聯系。同時，在標準中一些重要的指標要求與國際標準保持一致，并結合我國的國情和產品實際，避免因不加分析、不經驗證、不切實際地照搬國際標準而造成標準無法應用的問題。

通過不同渠道采集我省的生產企業、國內知名品牌、省外產品及國外產品，針對產品檢驗中出現不合格情況較多的熔融溫度和靜液壓強度項目的檢驗比對試驗，通過對比試驗結果，找出產品之間的性能差異，并進行原因分析。

2.1樣品采集渠道

本次針對PP-R管材的產品質量比對共計采集40批次樣品，其中采集我省生產企業的產品20批次，采集外省及國外的產品20批次，樣品來源渠道主要通過省內生產企業購買、省內流通市場購買及網絡平臺購買3種方式獲取。

2.2比對試驗項目的設置

為便于試驗結果的對比分析，將我國執行的國家標準GB/T 18742.2—2017《冷熱水用聚丙烯管道系統第2部分：管材》作為主要技術指標依據，結合GB/T 32463—2015《聚丙烯（PP-R、PP-B、PP-H）管材、管件材質鑒別方法》等試驗方法技術標準，共設置3項比對試驗項目，細項目及檢測方法見表2。

3.1靜液壓強度

靜液壓強度是PP-R管材產品最為重要的物理性能指標，無論在我國標準還是國外標準中，均分為多個試驗條件，試驗溫度分別為20℃和95℃，在不同的試驗溫度下對應的靜液壓應力不同。靜液壓應力是以水為介質，管材受內壓時管壁內的環應力，是進行靜液壓試驗時計算試驗壓力的基礎參數。達到標準中靜液壓強度的技術指標是保證管材產品能夠長時間使用的基礎保證，GB/T 18742.2—2017中的靜液壓應力參數是參考ISO標準設定的，在本次比對中為了進一步驗證及對比各個產品靜液壓強度的差異性，在原有標準試驗條件的基礎上進行了加嚴試驗，具體試驗條件見表3。

由上表可以看出，本次比對試驗所采用的靜液壓應力參數相對標準中所規定的數值，在20℃，1 h項目上提高了18.75%，在95℃，165 h上提高了18.42%，試驗參數的設定也是經過了充分調研驗證，咨詢了標準起草的有關專家，參考了“浙江制造”等標準的基礎上確定的。本次比對試驗首先按照比對試驗參數進行試驗，若在試驗過程中試樣破壞，則按照國家標準規定的參數重新進行試驗，其中95℃靜液壓試驗首先采用4.5 MPa的環應力進行165 h試驗，若試驗未通過，則采用4.3 MPa的環應力進行165 h試驗，若試驗仍未通過，則采用國家標準中規定的95℃，165 h試驗環應力3.8 MPa進行最后試驗，通過多參數的靜液壓試驗對比，找出各個產品之間靜液壓強度的差異性。

在20批次省內產品中，有8批次產品通過了（20℃、1 h、19.0 MPa）和（95℃、165 h、4.5 MPa）雙項靜液壓強度加嚴測試，這8批次產品的靜液壓強度遠高于標準要求；4批次產品雖未通過（20℃、1 h、19.0 MPa）測試，但符合標準規定的（20℃、1 h、16.0 MPa）和（95℃、165 h、4.5 MPa）加嚴測試通過，95℃條件下靜液壓強度指標也高于標準要求；2批次產品雖然未能通過（20℃、1 h、19.0 MPa）和（95℃、165 h、4.5 MPa）的加嚴測試，但通過了（20℃、1 h、16.0 MPa）測試，也通過了（95℃、165 h、4.3 MPa）測試，證明2批次的靜液壓強度指標也滿足標準要求，同時在95℃條件下的靜液壓強度略高于標準要求；6批次樣品雖然通過了（20℃、1 h、19.0 MPa）或（20℃、1 h、16.0 MPa）測試，但是95℃條件下的靜液壓強度測試在4.5、4.3、3.8 MPa的試驗參數下均未通過測試，證明該6批次產品均為不合格產品。

在17批次省外產品中，有7批次產品通過了（20℃、1 h、19.0 MPa）和（95℃、165 h、4.5 MPa）雙項靜液壓強度加嚴測試，這7批次產品的靜液壓強度遠高于標準要求；6批次產品通過了其中一項加嚴測試，靜液壓強度指標略高于標準要求；4批次樣品雖然通過了（20℃、1 h、19.0 MPa）或（20℃、1 h、16.0 MPa）測試，但是95℃條件下的靜液壓強度測試在4.5、4.3、3.8 MPa的試驗參數下均未通過測試，證明該4批次產品均為不合格產品。

在3批次國外產品中，有2批次產品通過了（20℃、1 h、19.0 MPa）和（95℃、165 h、4.5 MPa）雙項靜液壓強度加嚴測試，這2批次產品的靜液壓強度遠高于國家標準、ISO標準及DIN標準中靜液壓強度的指標要求；1批次產品在95℃條件下靜液壓強度均未通過測試，證明該批次產品不合格。

通過對比省內外及國外產品的靜液壓強度的試驗結果來看，可以進一步分辨出不同產品之間的性能差異，國內知名品牌產品在靜液壓強度項目上保持了較高的質量水平，沒有出現不合格情況。一些省內產品的靜液壓強度指標與國內知名品牌產品相當，并且通過了雙加嚴的測試要求。但相對省外產品，省內產品出現該項目不合格的比例較高，滿足產品標準要求是衡量產品質量優劣的基本要求，尤其是在靜液壓強度項目上，雖然有些產品通過了20℃條件下的加嚴測試，但這并不能保證其長時間使用后的靜液壓性能，尤其是在高溫條件下長期使用可能導致產品性能指標的下降，從而導致產品出現質量安全隱患。

3.2熔融溫度

熔融溫度是相比2002版國家標準及ISO標準等國際標準新增的一項重要的性能指標，該項也是新版國家標準實施后在監督抽查中出現不合格情況最多的檢驗項目。PP-R管材雖然具有很好的耐高溫性能和耐壓強度，且高溫蠕變性能好，但它的一個缺點就是低溫脆性高，因此在北方地區氣溫較低的季節使用時由于運輸、裝卸、施工等環節野蠻操作、拋摔等原因造成PP-R管材破損，而PP-B耐低溫性能較好，但長期耐高溫的性能較差。由于市場及廣大消費者對PP-R管材的接受及認可程度更高，所以出現了部分企業在管材標志上明示為PP-R，實際卻添加了諸如B240、8101等PP-B原料或全部使用PP-B原料生產冒充PP-R產品的情況。這樣生產出的管材雖然在低溫耐沖擊性能方面有所改善，一定程度上可以避免運輸、安裝、裝卸等環節管材破裂的問題，但按照國家標準中PP-R的檢驗參數進行檢驗時，95℃靜液壓強度相關的檢驗項目極易出現不合格情況，因此在新標準中增加了熔融溫度指標，該項目是判定產品為何種材料最直接的方法之一，增加該指標要求能夠規范市場，約束控制生產企業在材料中隨意添加其他材料和冒充其他材料。GB/T 32463—2015《聚丙烯（PP-R、PP-B、PP-H）管材、管件材質鑒別方法》標準中，也將差示掃描量熱法（DSC）分析作為鑒別聚丙烯管材產品材質的重要方法，通過DSC曲線上峰值溫度來鑒別產品材質。

20批次省內產品中有6批次檢驗結果超過148℃，最大檢測結果為166.36℃，遠遠超過標準要求，6批次產品中有5批次產品采購于流通市場，1批次采購于生產企業。省內產品熔融溫度散點見圖1。

20批次省外及國外產品中同樣有6批次產品的檢驗結果超過148℃，其中省外產品5批次，國外產品1批次，最大檢測結果為164.25℃。省外及國外產品熔融溫度散點見圖2。

通過上述比對檢驗結果可以看出，熔融溫度依然是PP-R管材產品出現不合格情況最多的項目，不合格產品的結果有很多都超過了160℃，該特征點溫度應該是PP-B的峰值溫度，說明還是有一些企業采用PP-B原料代替PP-R生產；還有一些產品在檢測中的DSC曲線出現“雙峰”現象，說明生產時添加了2種材質的原料，從而出現了兩個特征點峰值溫度。以上情況都是“掛羊頭賣狗肉”的現象，產品明確標示PP-R字樣，而實際卻非PP-R材質，廣大消費者并不具備專業鑒別管材材質的能力，購買這種管材在實際使用中尤其是長時間在高溫條件下使用將帶來巨大的安全隱患。

4結論

我省的產品質量與省外產品的產品質量基本接近，但整體上與國內知名品牌的質量還有著一定差距。本次采集的20批次省內樣品中，有15批次是直接在省內生產企業購買，省內的生產企業經過連續多年的監督抽查、專項抽查及隱患排查工作后，質量意識已經有了明顯提高。在生產工藝及原料控制上都能有效把控，15批次產品中僅有1批次產品不合格，而通過流通市場購買的省內5批次樣品均不合格，這種“貼牌”企業的產品質量經常出現問題，而且存在著監管的盲區。省外的知名品牌在本次比對中的表現相對較好，大部分品牌產品也通過了加嚴試驗，證明其產品質量在國內來說確實處于一流的水平，同樣一些不知名品牌的產品出現不合格情況較多。3批次國外產品的整體質量水平與我國產品的差距不大，因為現在聚丙烯原料樹脂國內外牌號間的性能差異不大，國內標準的指標要求還高于國外標準，且PP-R管材在國內無論在生產設備及生產工藝上都較為成熟。

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[3]周建，崔偉杰，馮春妍.通過產品質量監督抽查解析PP-R管材行業存在問題[J].中國建材科技，2022，31（1）：87-89.

【作者簡介】

劉鴻博，男，1982年出生，高級工程師，研究方向為塑料管道相關產品檢測技術及應用。

（編輯：李鈺雙）