无规共聚聚丁烯－1简介

张文学，黄安平，贾军纪，朱博超，周 波

(1 中国石油兰州化工研究中心，甘肃兰州730060;2 兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室，甘肃兰州730000)

自从1965年奥地利塑料学院安装了世界上第一套聚丁烯管道以来［1］，聚丁烯树脂距今已经历了50年的应用历史。由于聚丁烯－1 树脂良好的性能，实际应用中良好的表现，以及高昂的价格，为其获得了“塑料黄金”的美誉［2］。目前市场上应用最多的聚丁烯－1 树脂为全同含量高于96%的高等规度均聚聚丁烯－1。而无规均聚聚丁烯－1 作为一种无定性聚合物，则很少有应用方面的报道。近几年，聚丁烯树脂又产生了新的品种:无规共聚聚丁烯－1。无规共聚聚丁烯－1 是由质量分数不少于50%的丁烯－1 与其他烯烃如乙烯、丙烯等单体的一种或几种进行共聚聚合而得到的无规共聚物，简写为PB-R［3］，与之相对应，均聚聚丁烯－1 则简写为PB-H。和PB-H 相比，PB-R 在保留了PB-H 的各项优异性能的基础上，在弹性模量方面更具有优势，更适合应用于低温热水地面辐射供暖及表面辐射供热供冷领域。

主要简介PB-R 的发展历史，对比了具有相同使用领域的牌号为PB 4235 的均聚聚丁烯－1 和牌号为Akoafloor PB-R 509 的无规共聚聚丁烯－1 的各项性能，列举了PB-R 的应用情况，对PB-R 的发展前景作出展望。

1 PB-R 发展历程

2008年LyondellBasell 公司在聚丁烯－1 领域多年研究成果的基础上，首次研发出PB-R［1］。Akoafloor PB-R 509 牌号是LyondellBasell 公司在自有专利基础上研制出的全球首个无规共聚聚丁烯－1 品牌，也是国内目前使用最广泛的无规共聚聚丁烯－1品牌。该品牌树脂是专门为地板采暖、天棚采暖和墙壁采暖等管道系统而特别设计的［4］。Akoafloor PB-R 509 牌号具有高弹性和低密度、极佳的声音阻隔性;在长期的高温应用中，具有出色的耐蠕变性能，可在高达95℃时安全使用;与其他地暖管件材料相比，在ISO 10508 应用级别内，Akoafloor PB-R 509 有更高的耐压性能。此外，该牌号还拥有出色的耐低温能力，在低温下仍能保持良好的柔韧性，有利于寒冷季节施工［4］。而和PB-H 相比，PB-R 一个杰出的优点则是由Ⅱ型结晶到Ⅰ型结晶(聚丁烯－1的Ⅱ型结晶不稳定，只有转换为Ⅰ型后方可使用［5］)的转化时间由7 天左右缩短为2 天左右，这可以极大提高工厂的生产效率。2008年，Lyondell-Basell 公司首次成功研制出PB-R 树脂，PB-R 树脂同年即进入我国市场。佛山威文管道系统有限公司率先在国内开始进行PB-R 管材的项目推广［6］。后国内较多的厂家开始关注到PB-R 材料，为了规范国内PB-R 管道的检测和应用，同时也为了和原先PB-H 的行业标准予以区分，我国住房和城乡建设部于2011年8月9日批准发布了《冷热水用无规共聚聚丁烯管材及管件》(CJ/T 372－2011)城镇建设行业标准，并规定从2012年12月1日开始执行［7］。该行业标准的发布对我国PB-R 管材的发展具有重要的指导意义。

2 PB-R 和常用与地板采暖系统的几种塑料性能比较

目前国内新兴建筑中大量采用了低温地面辐射采暖系统来代替传统的散热片采暖。各种不同的塑料管道被广泛应用于低温地面辐射采暖系统，其中较为常用的有耐热聚乙烯(PE-RT)和交联聚乙烯(PEX)制造的塑料管道。LyondellBasell公司供应中国的聚丁烯－ 1 树脂牌号主要有PB 4237 和PB 4235。其 中PB 4235 和Akoafloor PB-R 509 一样，主要应用于地面辐射供暖系统［8］。表1 为PB-R509、PB 4235、PR-RT 和PEX 四种材料的性能对比。

表1 几种常见塑料材料性能的对比Table 1 Properties comparision of several common plastic materials

在弹性模量方面，Akoafloor PB-R 509 和PB 4235相比，由450Mpa 缩小到了350MPa，同时远远小于PE-RT 和PEX 的弹性模量值。这样使得以Akoafloor PB-R 509 为原料制成的PB-R 管道成为目前常用塑料材料管道中最柔软、最易弯曲的管道［9］。即使在冬季施工，PB-R 管道也不需要特殊工具或者加热使之弯曲，而且更加适合盘管安装，可以覆盖每个角落，大大降低了施工铺设强度;同时不会轻易打折或者产生裂痕而影响采暖［10］，弯曲部位的内应力比较低，对管材的使用寿命影响非常小。此外，Akoafloor PB-R 509 在缺口冲击强度方面的优异表现也使得其在脆性和韧性方面表现强于PB 4235，这样使得低温下PB-R 管道仍具有良好的抗冲击性能，不易受外力破坏。同时，和PB 4235 相比结晶时间的减少，使得生产周期大大缩短，满足了管材生产高效率的要求。

在各种材料质量稳定性方面，PE-RT 生产厂家众多，每个厂家之间的产品性能不一，无法保证材料质量。PEX 是由其交联程度来提供材料的耐热耐压性能，所以容易出现材料性能随着交联度的变化而变化的情形。PB-R 方面，目前开发成功商用的只有Akoafloor PB-R 509，仅有LyondellBasell 公司一家生产，且工艺成熟，能够保证材料的优异性能。

3 PB-R 应用简介

国内行业标准《冷热水用无规共聚聚丁烯管材及管件》CJ/T 372－2011 开始执行后，PB-R 为国内的低温热水地面辐射供暖及表面辐射制冷管道系统提供了比PB 4235 更为理想的新型材料。相对于PB-H 管材，PB-R 管材最大程度保留了PB-H 管材的耐温和耐压性能，却比PB-H 管材更为光洁，且带有光泽，提升了产品质感;PB-R 管材也更为柔软，可以降低盘管施工的难度［9］，同时具备更好的性价比，在低温热水地面辐射供暖及表面辐射制冷管道系统更具有竞争力。PB-R 管材的主要特点有［9］:(1)生产成本低。在同等要求下，PB-R 管可以做的管道壁厚最薄，节约原料成本;(2)耐低温性能好。PB-R 具有优异的柔韧性能和耐低温冲击性，低温下管材不会冻裂，解冻后管材恢复原样，可以在冬季施工，节省工期;(3)自清洁功能。管材表面非常光滑，水流阻力小，水流通畅，不结垢，更薄的壁厚设计，可以使水流量大，利于冲刷管壁，管材的自洁净能力强;(4)使用寿命长。相比于其他地暖管材，拥有更高的耐高温、耐高压性能，材料各项性能稳定，使用寿命更长;(5)系统连接简便可靠。管道连接方式灵活，可通过热熔连接、电熔连接、机械卡接、快速插接等多种连接方式连接，施工更为方便;(6)卫生性好。管材卫生，无毒无害，管道永不腐蚀、不结垢、不滋生细菌，完全符合国家饮用水卫生指标要求;(7)易于维修，管材暗埋无外保护管时，不与混凝土粘接。管材出现损坏时，可通过更换管道进行快速维修;(8)结晶时间短，生产效率高，供货周期短。而以上这些优点也使得PB-R 管道成为低温热水地面辐射供暖及表面辐射制冷管道系统首选。2010年佛山威文管道系统有限公司成功将Akoafloor PB-R 509 管材应用于大连万达公馆地暖管路系统，这是PB-R 在国内首例工程应用案例。2011年PB-R 管材成功应用于山东兖州人民医院天棚采暖制冷系统中，这也是PB-R 管材首次用于此类结构的采暖制冷项目［4］。

4 PB-R 发展前景

地面辐射供暖已经成为我国建筑供暖技术发展的主流。和传统的散热器供暖方式相比，地面辐射供暖更为环保、舒适，且地板辐射采暖的运行费用可比对流供暖系统降低20% ～40%。建设部于2004年3月23日在第218 号公告《建设部推广应用和限制、禁止实用技术》中第129 项，将地暖系统列为推广项目。同年更发布实施了JGJ 142－2004国家行业标准《地面辐射供暖技术规程》来指导、规范地暖技术的发展。目前，我国北方多地区省、市已经采用该技术。PE-RT 、PEX、PB 等材料的出现，极大地推动了地面辐射供暖的发展。其中，PB 管材因其较好的质量、实际应用中良好的表现而广受青睐。现阶段PB 管材大多采用PB-H 树脂为原材料，但PB-H 树脂供应量较少，价格高昂，国内一般只应用于高端项目。作为PB 家族一员的PB-R 不但继承了PB-H 的各项优异性能，在弹性模量方面甚至比PB-H、PE-RT、PEX 都具有优势，更适合应用于低温热水地面辐射供暖及表面辐射供热供冷领域，同时价格也比PB-H 为低。在现有成功应用案例的示范效应下，相信PB-R 未来会在地面辐射供暖方面占据更多的市场，具有较好的发展前景。

［1］白子强，姜然，刘力. 聚丁烯(PB－1)管道在供热系统室外直埋中的应用分析［J］. 区域供热，2014(1):75－79.

［2］牛磊，范娟娟，殷喜丰，等. 聚丁烯－1 的应用及研究进展［J］. 合成树脂及塑料，2010，27(2):79－84.

［3］CJ/T 372－2011，冷热水用无规共聚聚丁烯管材即管件［S］. 北京:中国标准出版社，2011.

［4］中国建筑金属结构协会辐射供暖供冷委员会.豪宅典范万达公馆选用中国威文－安固品牌PB-R509 地暖管道［J］. 地暖月刊，2010(8):49.

［5］江云涛，赵永仙，姚薇，等. 聚丁烯－1 分子结构对结晶的影响［J］. 弹性体，2008，18(2):1－4.

［6］陈进周. PB 管入市，须跨哪些“槛”［N］. 中国建设报，2011－11－25(7).

［7］中华人民共和国住房和城乡建设部. 关于发布行业产品标准《冷热水用无规共聚聚丁烯管材及管件》的公告［J］. 水务世界，2011(6):1.

［8］张文学，贾军纪，黄安平，等. 聚丁烯－1 生产状况及应用［J］. 化工新型材料，2014，42(3):191－193.

［9］军星管业集团. 无规共聚聚丁烯(PB-R)管材［EB/OL］. (2012－11－01)http:∥www. tjjxgy. com/News_1453. aspx.

［10］伟星公司技术部. PB-R 509 新产品介绍［EB/OL］. (2011－04－12)http:∥www. docin. com/p－177690507. html.