聚丙烯在建材中的应用

现代塑料加工应用Modern Plastics Processing and Applications第13卷第6期聚丙烯在建材中的应用郑宁来(扬子石化股份有限公司研究院,南京,210048)摘要:综述了聚丙烯在建筑领域中应用,包括聚丙烯管材、聚丙烯土工布、聚丙烯纤维混凝土及其他制品在建筑材料中应用情况关键词:聚丙烯聚丙烯制品建筑材料应用聚内烯(PP)以其优异的性能已广泛应用于众多产业部门。近年来,随着PP新产品开发、PP改表2各种材质管材性能比较性及加工技术的发展,拓展了PP的应用领域,开拓材质镀锌钢材 PVC PEX铝塑PP-R了PP在建筑材料中的应用,并正以较快速度发展。有无结垢、生锈有无无无卫生程度差有C1、Cr、Pb离子好1聚丙烯管材保温性好差好好耐温性耐温不耐温耐温不耐温耐温由于丙烯共聚物管材性能优越,市场前景光明,耐压程度低较高较高较高世界各国均在研制及生产聚丙烯共聚物管材。线膨胀性致不一致一致连续方式受压粘接受压受压热熔1.1丙烯共聚物管材的性能废品的回收利用可以不能困难可以聚丙烯管分为均聚聚丙烯(PP-H,一型)嵌段1.2聚丙烯管材市场前景共聚聚丙烯(PP-B,二型)和无规共聚聚丙烯(PPR,三型),其中PP-R管性能最佳,发展较快聚丙烯由于具有突出的优良性能,丙烯共聚物PP-R管作为一种新型管材具有以下性能特点:管材在化学建材中得到了广泛应用。可用于卫生用(1)节能:(2)耐腐蚀、不结垢、卫生、无毒;(3)耐热、管材、饮用给水及热水采暖系统管材、工业用管材耐压、使用寿命长;(4)轻质高强,流体阻力小;(5)管动植物园用管材温泉水管材和太阳能住宅温水管道系统的连接安装方便,可靠;(6)原料可回收性好等。还可用于医疗、食品、饮料、酿造、化工、船舶、农丙烯共聚物管材和管件的产品性能见表1,几种材业园林、养殖、太阳能等各个领域。PP=R管自20质管材性能比较见表2世纪90年代生产和应用以来得到较大发展,产品主要用于建筑物冷、热水系统,饮用水系统及板式(包表1丙烯共聚物管材及管件的产品性能括地板)采暖系统2。1993~1996年欧洲PP-R管的使用量由项目管材3kt/a发展到44kt/a,平均每年递增15%以上。目管件纵向回缩率,%前欧洲室内自来水管道已经有80%以上使用PPR管材。应用量较大国家有意大利、德国、丹麦、土冲击试验破损率,%烘箱试验无渗漏耳其、捷克等,其中意大利年使用PP-R管达到液压试验中国煤化工20℃,1h,环应力16MPa无渗漏无渗漏CNMHG屴,简级L程卿。1963年毕业于复旦大学化95℃,1000h,环应力2.6MPa无渗漏无渗漏学系高分子专业,一直从事有关石油化工、高分子合成及信息研究工110℃,8760h,环应力14MPa无渗漏作。已发表论文40余篇。郑宁来.聚丙烯在建材中的应用613×107km,约占欧洲总量的22%。1998~1996年,扬子石化股份有限公司研究院研制成功无规共德国塑料管材用量在建筑内饮水和热水系统中应用聚聚丙烯管材专用料,并以低于进口同类产品的价由5%增至37%,而不同种类塑料管材在饮用水和格在国内销售。在该专用料基础上又开发成功无规热水系统中,丙烯共聚物管材占28%。从1996年共聚聚丙烯给水管,并能加工直径从20~160mm的起,德国新建筑室内排水管全部采用丙烯共聚物管材。经有关单位使用表明,产品性能良好,达到国管材。外同类管材的技术标准,产品性能达国内先进水平。上海建筑材料厂于1997年从德国引进生产技青岛德意利机械有限公司开发成功新型的术和设备,建成我国最早生产PP-R管材和管件的PP-R管材生产线4,每分钟可生产20mPP-R生产线,其生产能力为500t/a。1999年,我国山东管材。建成第一条丙烯共聚物管材国产化生产线。如今武汉石化厂研制成功聚丙烯双壁波纹管。该双我国PP-R管材生产线有30余条,总生产能力达壁波纹管可用于节水农业滴灌、喷灌用水管,通讯电到15kt/a。目前,国内PP-R管主要用于纯净水和缆、光缆套管,城市建设中的给排水工程热水系统,如上海市的纯净水系统就使用了相当数浙江省宁波市波尔新型建材开发公司研制生产量的PPR管。丙烯共聚物管材已被选用在中国南出三型聚丙烯PP-R水管的管件S,采用了国际上极中心站给水工程,经使用证明,该管在南极恶劣的最新的超细粒子增强技术,由耐热聚丙烯经高分子自然条件下使用正常。继南极中心站给水工程采用弹性体改性而成,其性能见表3。之后,国内一些宾馆和重点项目也相继采用了该类管材。随着镀锌管在我国建筑领域的禁用,丙烯共表3PP-R管的技术性能指标聚物管材作为新一代替代品将会有很大发展。项目标准要求检验结果我国建筑业和住宅产业市场的快速发展为拉伸强度MPaPP-R管提供了广阔市场。据测算,2001-2010年落锤冲击强度QBLX001-1999合格间,每年建筑室内冷水管道需求约3×10°m,热水管弯曲强度MPa需求量约1×10m,供暖管道需求量约2×10m,其热变形温度r他各类建筑用冷、热水管道需求量约1亿m。地板纵向热收缩,%辐射采暖管道需求量约4亿m。我国2600多家涉卫生指标GBT17219-1998合格外宾馆也相继进入了改造装修期,平均每年冷、热水液压试验管道更新量达到2×107m,建筑改造工程每年管道短期:20℃,16MPa不破裂不破裂需求量约2×103m;压缩空气、工业仪表管道、通风lh;95℃,4.8MPa,2h不渗漏不渗漏管道等每年管道需求量约2×107m;医院供氧、吸引管道、食品及饮料生产输送管道等每年管道需求量长期:80℃,4.8MPa不破裂不破裂,48h;95℃,3.5MPa,100h不渗漏不渗漏约2×10m。2000-2010年,每年工程建设管道需求量约12×10%m。若PP-P管按30%市场占有率算,每年P-R管市场需求量达(3~4)上海洪湖科技股份有限公司研制并生产出增强聚丙烯(FR-PP)大口径(800~1200mm)模压排水另有资料报道,若按每万平方米建筑使用2t瞥6。该产品是采用聚丙烯作主要原料,掺入一定PP-R冷热水管及50%使用率计算,全国预计到量玻璃纤维等添加剂经挤出、模压成型生产,具有2010年对PP-R管的需求量约在80~100k1。国流体阻力小、耐腐蚀抗渗漏、质量轻刚度大、安装家建设部已确定将PP-R管材作为今后重点推广维修方便、使用寿命长综合造价低等优点的三大类型塑料管材的首推品种,预计PP管材在我国的发展速度可达到8%~10%。中国煤化工3丙烯共聚物管的开发状况CNMH程材料,是近10多聚丙烯管材的研制开发主要集中于聚丙烯管材年来推出的新型建筑材料,是继钢材、水泥、木材之料、管材生产技术和生产设备。后的第四大建筑材料。土工布具有较高的拉伸强现代塑料加工应用第13卷第6期度、延伸性整体性及良好的水力特性,能起较好的80年代中期,土工布在我国的水力建筑、电力、矿隔离、过滤、排水、加筋、防渗、保护、封闭等作用,已藏开采和冶炼等领域逐渐推广。近年来发展很快在堤坝坡岸、公路、铁路、水利、港口、建筑、电力、住日前已在许多工程中应用了土工布,年消费量达宅、农业及环境保护等领域获得广泛应用。1×10m2,约40kt/a以上,其中丙纶编织布约占世界上以涤纶和丙纶为主要原料的土工布,年40%。耗用量在10×10m2以上,约400kta,涤纶土工布和丙纶土工布各占50%。其中美国年耗用量在21我国丙纶土工布的生产现状80~100kt,涤纶土工布占14%,丙纶土工布为我国丙纶土工布的生产技术及设备几乎全是由83%;日本涤纶土工布占21%,丙纶土工布为73%。国外引进,生产规模小而分散,主要生产企业见表预计到2005年世界范围内土工布的需求量年增长47。率为9%。我国从70年代后期开始应用土工布,在表4我国主要丙纶土工布生产企业生产企业生产能力/(kxa-1)主要设备生产厂家土工布产品仪征阿莫科织物有限公司美国阿莫科公司丙纶扁丝机织土工布,幅宽最宽为6m常州塑料编织总厂2.0题去苏尔左瓤国斯大林丙纶扁丝机织土工布、针刺土工布、复合土工布等,最奥地利蓝精公司大幅宽为6m青岛麻纺织厂1.5瑞士丙纶扁丝机织土工布,幅宽4.5m;土工膜、复合土工布,幅宽2.5m杭州新丰塑料厂1.2拉丝机为奥地利蓝精公司丙纶扁丝机织土工布,最大幅宽4m;土工膜袋无锡海浪工业用布有限公司1.5纺织科学研究院及瑞士高强机织丙纶、涤纶土工布膜袋、反滤布、防渗布幅宽4.3m绍兴新建纺织有限公司1.6意大利设备和瑞士苏尔寿公丙纶、涤纶长丝机织土工布幅宽1.8~3.0m广东佛山塑料八厂2.0国产、进口设备均有丙纶扁丝机织土工布、针刺无纺土工布等,幅宽机织4m,无纺3.2m上海新纺织产业用布公司0.5瑞士苏尔寿公司的片梭织机、机织土工布、无纺布,复合布长丝机织3.2m,无纺布DONILL的箭杆织机6m,扁丝机织4m山东德州丙纶厂1.0德国、意大利、国产丙纶涤纶针刺土工布、复合土工膜,幅宽63m山东齐鲁丙纶厂德国PP、PET针刺土工布、土工膜,幅宽4.2m上海工业用呢厂奥地利、德国宽纶、涤纶针刺土工布,幅宽6m;丙纶纺粘土工布,幅东新迪无纺布企业有限公司3.0丙纶纺粘土工布,幅宽2.4m杭州华银塑料有限公司3.0意大利丙纶纺粘土工布,幅宽3.3m泰安永佳塑料有限公司1.5韩国网、土工绳网、土工绳索、土工格栅、土工网垫,幅泰安塑料一厂5.0土工格栅、土工网,幅宽1.15-4.00m2.2丙纶土工布的应用工程基础薄弱地段和高等级公路建设中需要土工合成材料10kt/a以上。在沥青铺面厚度相同的情况土工布具有良好的物理机械性能,在水利和交下,采用土工布的道路不仅提高了质量,还可延长使通工程中有十分广阔的应用前景8。用寿命3-6年,从而降低了维修费用;在同样道路(1)公路建设设计幸雄而的庶可减少大约一半,从而目前,国外高等级的建设中几乎均使用土工合降低中国煤化工成材料,我国也在应用。土工布在公路建设中可有CNMH土工布又降低碎石效减少车辙变形,防止、抑制反射裂缝,延缓道路的垫层的厚度,并使公路的边坡变陡,降低施工土方疲劳破坏。我国每年新修公路在3×10m以上,在量,少占用土地。如沪宁高速公路在软土及沉降地郑宁来.聚丙烯在建材中的应用63·段采用加铺土工布的施工方案,防止了路面沉降减混凝土并得到迅速发展,其中应用最多的是聚丙烯少砂石和沥青用量,使工程造价降低了5%。在福建纤维混凝土。如今,在美国新建建筑物中的地下室高速公路广深公路上也应用丙纶土工布。和屋面混凝土中大多采用聚丙烯纤维混凝土。欧洲(2)铁路建设各先进国家也在混凝土中掺聚丙烯纤维,以控制混我国铁道部门于1981年开始应用土工布处理凝土龟裂。我国在防水工程中亦开始应用聚丙烯纤路基翻浆损坏。在京九铁路建设中,阜阳到九江段维混凝土,美国希尔兄弟化学公司生产的聚丙烯纤桥头15×103m的软土路基中大量使用土工布、土工维(杜拉纤维)已打入我国市场,先后用于公路路面网地基处理和边坡加固。山西朔州到河北朔黄的铁和桥面的修补,屋面、地下、游泳池等刚性防水,大面路和广东省阳江铁路等工程建设中使用丙纶土工积构件如地面、楼板、车道等的防裂布。丙纶土工布的使用不仅大量减少砂石材料,而聚丙烯纤维混凝土的防水属于混凝土的刚且在保证工程质量、缩短工期、降低成本方面显示了性本体防水,在防水混凝土的抗渗和抗裂两个途径很大的优越性。中,聚丙烯纤维主要是通过抗裂达到防水目的。聚(3)水利工程建设丙烯纤维抗裂防水的机理是建立在对混凝土的固在荷兰著名的海防工程中,由于建造庞大堤坝结、收缩的微观研究的基础上时大量采用土工布,使得世界上最大的可调式防潮住宅外墙渗漏也是令人头痛的事,如果在外墙坝在2000年内安全使用。的砂浆中掺入一定量的网状PP纤维,由于能释放水江苏省采用土工布通过舰道护坡、河道护坡等泥砂浆与墙体粘结时的应力,因此能有效地减少住措施,对沿江沿海堤坝进行加固,使其在1998年的宅外墙的裂缝,提高外墙体的抗渗漏性。最新研究特大洪水面前安然无恙;河北省黄壁庄水库下游减表明,PP纤维混凝土可以减少地震时建筑对人员的压井冒浑水,采用土工布封堵后,使工程在1998年损伤,因为纤维在混凝土构件中的缠结,可以缓冲水特大洪水面前没有出现险情。交通部、江苏省和上泥碎块的飞溅。海市三方决定,共同对长江深水舰道疏浚工程投资PP纤维混凝土在上海、广州等地成功用于刚性150亿元,兴建我国最大的水运工程。按照设计要防水、大面积的基础底板防裂等工程。如在广州新求,决定使用9×10m2土工布构筑导堤。经5km的中国大厦地下室工程、广州南方房产实业大厦地下试验段测试,土工布在护堤工程中起到了其他材料工程、广州棠下安居工程8000m2的地下室、西安市难以达到的良好效果南大街地下商业街、重庆世界贸易中心地下停车场(4)环保工程地工程和朝天门广场17000m2观景台工程等众多昆明电厂灰坝采用5500m2的宽2m、质量为工程中,PP纤维混凝土的使用都取得了成功。另600g/m2丙纶短纤维针刺土工布作反滤层,节约工外,PP纤维混凝土在屋面防水工程中应用的有广州程投资50万元。钱塘江污水处理工程及深圳河治花园酒店保龄球馆屋面、深圳怡宝蒸馏水厂约理等均使用丙纶扁丝机织土工布。7000m2厂房屋面防水、重庆嘉陵江黄花园大桥综合(5)其他应用楼屋面防水等工程。南京禄口机场、上海浦东机场和罗湖桥等工程北京住总集团五公司使用中科院化学所研制的建设中都采用丙纶土工布,提高了工程质量。国产合成纤维进行了实验研究,并在北京南线阁商当前我国正在进行铁路、公路、水利工程、市政住楼中使用。中国纺织大学研制的多种用于混凝土等大规模基础设施建设,据测算,以目前丙纶土工布及水泥砂浆的高分子纤维材料已在上海的国际体操年用量30~40kt为基数,按每年10%~12%速度增中心、虹口足球场、浦东国际东方医院、龙华旅游城长,到2010年,我国丙纶土工布的用量将达到及烟台的海堤试验工程中应用100kt/a以上。3聚丙烯纤维混凝土中国煤化工CNMHG用的模板近年来,国外发展了应用合成纤维混凝土进行聚丙烯发泡塑板(简称CD板)是中心发泡、表抗裂防水的新技术。美国于90年代初研制出纤维面光滑的产品,表面无需刨削加工,可用加工木材的64现代塑料加工应用第13卷第6期工具和加工方法来加工,具有可焊接、不吸水、不腐步发展阶段,随着现代化发展和人们生活水平的提烂、不霉变,CD板表面可以复合织物、金属片、薄膜、高以及管材的开发、加工技术的提高及技术标准的木纹片或膜,可用回收料来加工等特点。制定,PP=R管必将在我国塑料管材市场得到大量用CD板作建筑模板9,不吸水,不粘水泥,透应用。气性好,深得国外建筑部门的喜爱。澳大利亚为了土工合成材料是近10年来推出的新型建筑材迎接奥运会,专门从美国 Hettinga公司引进1台注料,国外已广泛应用。随着我国整治江湖、兴修水利塑量为80kg的低压注塑机用来生产CD板,为奥运等工程建设以及高等级公路、铁路、市政等基础设施会场馆建设提供模板。的大规模建设,将大力推进土工合成材料的发展和用作模板的CD板,可以用100%的回收塑料。应用,其应用前景广阔。今后应加强丙纶土工布原例如,用从国外进口的聚丙烯地毯边角料(清洗的),料生产企业与丙纶土工布生产企业密切合作,共同到岸价260美元/左右,1块2400mm×1200mm×开发出系列化、多样化、高档化的土工布产品,以满12.5mm的CD板,重25kg,原料费在65元左右。因足市场需求。此,可以大大降低成本,完全可以和胶合板的价格相在混凝土中添加聚丙烯纤维是克服混凝土开裂竟争。且CD板可以反复使用50次,寿命是胶合板的有效途径,能大幅度地提高混凝土的抗渗性和抗的10倍。更可贵的是使用50次以后仍可以回收,裂性。若在聚丙烯纤维混凝土中再添加高效减水剂没有废弃物,不会对环境造成污染,称得上是“绿色及粉煤灰,则可在改善混凝土泵送性能的同时,大大产品”。提高混凝土的抗渗防水性能。4.2增强聚丙烯在建材中应用参考文献增强/填充PP在建材市场具有发展潜力。现在,越来越多的建筑用板材釆用云母增强PP替代原1张进,杨尚富,尤振丰,三型聚丙烯管(P-R管),新型建筑材来的PVC型材。在美国,一些公司用填料增强PP料,1999,(10):14板替代挤出成型的PVC壁板。2王欣,魏若厅,杭飚.塑料热水管及其性能.中国塑料,1996,10(1):72另外,聚丙烯在装饰材料方面的应用主要是生3杨玲.无规共聚聚丙烯P-R介绍.化工新型材料,200,28产针刺地毯、簇绒地毯底布(8):444成文,新型PP-R管材生产线投产,中国化工报,2000-03-025结语杨瑜.三型聚丙烯冷热管.新型建筑材料,1999,(12):536增强聚丙烯大口径排水管冋世中国化工信息,2000,(41):15聚丙烯在建材中的应用是近年来开拓的新领7姚斌薛敏钱基华等.聚丙烯土工布原料的应用与开发.石油域,随着建筑产业的发展前景广阔。化工技术经济,199,15(5):35PP一R管作为一种绿色环保型管材具有优越的8郑宁来,我国土工布的发展.塑料技术,1999,(3):99袁再钦.发泡塑料板的生产与应用.现代塑料加工应用,199综合性能,。PP-R管生产和应用在我国才属于起11(2):42THE APPLICATION OF POLYPROPYLENE IN BUILDING MATERIALSResearch Institute of Yangzi Petro-chemical Co., 210048)ABSTRACTThe application of polypropylene in building zone are revie凵中国煤化工 PP fiber geotextilePP fiber concrete and other PP plastics articleCNMHGKeywords: polypropylene; polypropylene article; building materials; applicatiom