3-3-1 强度 

英国，澳大利亚和南非等国开发的增韧改性聚氯乙烯 PVC-M （ PVC-A ） 管材要求在提高韧度的同时提高设计应力，相当于提高了实用
的强度。目前都已经有国家标准（规范），设计应力值是 17.5MPa ，都比 PVC-U 国际标准设计应力值 12.5 MPa 高 40% 。 

日本和台湾的企业开发的增韧改性聚氯乙烯管材目标就是提高抗冲击性能，据说主要为提高抗地震性能。因此没有提高设计应力。如日本
积水化学的‘ ェスロン HI パイプ·ゴ - ルド' ( ESLON 高抗冲管材合金（在国内称‘ 给水用丙烯酸共聚聚氯乙烯管材 '）的设计应
力在 10-12.5MPa （根据其壁厚和 ISO4422 一致推算），在其设计施工手册中介绍通过内压试验‘推定的 20 ℃ 50 年蠕变强度'是 
20.7 MPa （ MRS ） [7] ，所以其设计系数在 2-1.66 。 

南亚塑胶的‘耐冲击硬聚氯乙烯管材'按照其企业标准 Q/NYXM35-2005 规定的压力和壁厚计算所用的设计应力更低，仅在 5-6MPa 
（标准中没有材料 MRS 的数据。） 

PVC-U 和 PVC-M(PVC-A) 强度数据的比较见下表 



3.3.2 韧度（抗冲击抗开裂性能） 

在韧度的改善方面效果更加显著。各种 PVC-M 和 PVC-U 管材采用不同的抗冲击抗开裂性能测试方法，不能简单对比。但是这些管材都
有用落锤冲击法测试抗冲击性能的要求，下面比较其测试的主要条件和要求，可以大致看出其韧度的差别确实是很大的。有的 PVC-M 
管材采用‘高速冲击'测试，要求管材受到从 20 米 高处坠落冲锤的冲击不出现脆性破坏（可以冲出凹坑或孔洞，但必须是韧性破坏）。
从测试结果的照片（图 3 ）可以直观地看出 PVC-M 管材真是完全克服了脆性。 



我国 PVC-U 管材对于韧度的测试历来只有落锤冲击一项。值得注意的为了切实地保证管材的韧度（防止脆性破坏），国际上开发了多种
测试方法。在 PVC-U 的国际标准 ISO 4422:1996 中已经要求测定‘断裂韧度（ fracture toughness ）'（按照 ISO 11673 标准，即
 C- 环测试法）。在英国，澳大利亚和南非等国开发增韧改性聚氯乙烯 PVC-M （ PVC-A ）中都非常强调需要开发有效的测试方法，在
  英国，澳大利亚和南非等国的 PVC-M （ PVC-O ）标准中都规定了多项控制韧度的测试方法和要求。显然是认为只有通过这些测试才
  能证实达到了增韧改性目标，实现了对于管材长期行为可预测（不发生脆性开裂），才可以放心地提高设计应力。这些国内原来不掌
  握的测试方法主要有： 

??C- 环法测断裂韧度（图 4 ） -- 

??高速冲击 -- 

??切口管内压试验 — 

??C- 环法测长期韧度 — 

??在开切口下抗三点弯曲 — 

（各种测试方法的详细条件和要求请查阅各有关标准。） 

日本和台湾的‘高抗冲击硬聚氯乙烯管材'没有采用以上这些韧度测试方法。但是日本积水化学和台湾南亚塑胶的产品介绍中都有三项模
拟抗地震的测试项目。据企业介绍这些测试项目没有进入标准是因为对其是否可以证实抗地震性能还没有得到认可。探索对于 PVC 管道
系统抗地震性能的测试是非常值得重视，南亚的三项测试是： 

??静水压重复弯曲试验 — 

??管体剪断试验 — 

??管体与接头接合延伸试验 — 


3-4 PVC-M （ PVC-A ）的技术 

PVC-M （ PVC-A ）的技术是各个企业的技术机密。根据目前公开的资料，为了保证达到质量要求，配方、工艺和检测都很重要。生产
 UPVC-U 管材的现代化生产线（具有较好性能和控制的）通常可以用来生产 PVC-M 管材。 

3-4-1 配方 

英国和南非都是采用共混改性。南非采用的改性剂是氯化聚乙烯 Chlorinated polyethylene （ CPE ），添加的份量在 10phr 以下，
要求既保证足够的韧性，同时 MRS 在 25MPa 以上 [6] 。英国采用的改性剂是氯化聚乙烯 Chlorinated polyethylene （ CPE ）和 
丙烯酸衍生物（ Acrylic Derivatives ） [5] ，其 MRS 也可以达到 24.5Pma 以上。 

值得注意的是改性剂添加的份量并不高，显然是有利于经济性的。据介绍早期为了满足矿山用管道对高抗冲击韧性的要求， CPE 加量较
高。第一批输水用管含 12phr 的改性剂，后来为了增加长期强度减少到 10phr 以下 [6] 。从发表的另一研究报告看要保证不发生脆性
破坏， CPE 量要在 6phr 以上 [8] ，所以改性剂的添加量应该在 6-10phr 范围内。 

日本和台湾的高抗冲击聚氯乙烯采用的改性剂是丙烯酸树脂。 日本积水化学的 ESLON 高抗冲管材合金（在国内称 给水用丙烯酸共聚聚
氯乙烯管材， AGR ）是共聚改性。目的是使丙烯酸弹性体的微粒分布得非常均匀，呈‘超微粒子分散' 状态。至今还没有见到更详细的
介绍。 

3-4-2 工艺 

从发表的资料看， PVC-M （ PVC-A ）的加工工艺对于性能有重大影响，国外进行了系统的试验研究，包括比较在不同的加工工艺条件
下改性 CPE/PVC 的结构形态（用电子扫描显微镜） [9] 。有的介绍为了达到正确程度的塑化和实现最佳的韧性，必须用较高的挤出温
度和剪切，因此需要改进聚合物的热稳定性。 

3-4-3 检测 

前面已经介绍，为了保证 PVC-M （ PVC-A ）的质量，专门研究和开发了多种检测方法（用来补充通常的性能检测方法）。 有的检测方
法已制定了专门的方法标准，如 C- 环检测方法有国际标准 ISO 11673 : 2005 ‘硬聚氯乙烯 （ PVC-U ） 管断裂韧度的测定'。值得
注意的是：这些测试方法和测试条件国内至今还没有，这是我国开发 PVC-M （ PVC-A ）必须具备的基础手段。 

4 双轴取向聚氯乙烯 PVC-O 管材 

众所周知，很多高分子聚合物通过取向加工（或称定向），使其分子规整排列可以明显地提高性能。事实上有不少塑料制品在市场上的
竞争优势就依靠取向加工带来的卓越性能，例如纤维、双向拉伸强薄膜、容器等等。取向加工工艺可以一方面提高性能，另一方面减少
材料的消耗，是顺应可持续发展大方向的前沿技术。如何在热塑性塑料管道系统中采用取向加工技术是非常值得关注的课题。 

双轴取向聚氯乙烯 PVC-O 管材是 通过特殊的取向加工工艺制造的管材，这一加工工艺把由通常挤出方法生产的 PVC-U 管材在轴向和径
向拉伸，使管材中的聚氯乙烯长链分子在双轴向 规整排列 ，获得高强度、高韧性、抗冲击、抗疲劳，性能远优于普通 PVC-U 的新型 
PVC 管材。 

4-1 开发 PVC-O 的历史和进展 

PVC-O 最早是英国的 Yorkshire Imperial Plastics ( 现在的 Uponor) 在 1970 年代领先开发的，后来有澳大利亚 Vinidex （ 1986 ），
美国 Uponor-ETI （ 1990 ），荷兰 Polva 和法国 Seperef 生产 [10] 。早期采用的都是‘离线'（ off-line ）加工工艺（两步加工
法），是把挤出成型和已经冷却的 PVC-U 管材段（厚料胚）在模具内通过加热和加压膨胀到要求尺寸来实现取向。试验研究和实际应用
证明 PVC-O 具有非凡的性能。但是离线加工工艺生产速度低，设备投资高（单位产出的）很难推广。 

后来开发出在挤出加工过程中‘在线'（ in-line ）进行取向，连续生产 PVC-O 的生产工艺（一步加工法）。就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）通过径向的扩张和轴向的拉伸实现双轴取向，然后冷却定型成为 PVC-O 管材。在线双轴取向
生产工艺 大大提高生产效率和减少制造成本，增强了 PVC-O 和其他管材的竞争力。目前 PVC-O 管材已经在英国、法国、荷兰、葡萄牙、
美国、澳大利亚、南非和日本等国家应用多年。美国、澳大利亚等国已经发布了 PVC-O 的产品标准，国际标准组织起草的 PVC-O 标准
的工作已经进展到 DIS 稿： ISO/DIS 16422 （ 2003 ）。 

近年国内已经有一些科研院所和大企业集团在探索开发。如北京化工大学和四川大学等相继发表了 PVC-O 研究报告 [11] ，‘亚通集团'
和‘宝硕管材'开展了试验研究，但是目前还没有能够进入商品化生产。 

4-2 PVC-O 的性能 

PVC-O 的卓越在结合了高强度和高韧性，因此一方面可以采用高的设计应力明显地节约材料，另一方面可以应用在特殊高要求的，环境
特别恶劣的领域，如承受高压力等级、承受高冲击负载和高疲劳负载等。

《未完》