1．引言
早在50年前，塑料問世不久，就有人預言，塑料閥門的需求量将会大幅上升，目前，塑料閥門不仅广泛用于建材工业、汽车工业、宇航工业、给排水工业，在石油化工业中更是被大量使用。
2．閥門行业几种常用塑料材料的性能特点
2.1 聚氯乙烯(PVC)塑料
2.1.1 物理机械性能
聚氯乙烯分爲硬質聚氯乙烯和軟質聚氯乙烯，石化行業經常使用的是硬質聚氯乙烯塑料，其物理機械性能見表l。聚氯乙烯的密度小，易于安裝；導熱系數小，介質溫度不太高時可不用保溫層；線膨脹系數較大，管道安裝時應考慮膨脹問題；使用溫度較低，一般在70℃以下。
2.1.2耐腐蝕性能
聚氯乙烯主鏈由非極性共價鍵C-C聯結而成，不含活性較大的基團，化學性質比較穩定。硬質聚氯乙烯除了強氧化劑(如濃硝酸、發煙硫酸等)、芳香族碳氫化合物及酮類外，能耐大部分酸、堿、鹽、碳氫化合物、有機溶劑等介質的腐蝕，見表2。
| 項目 | 密度/ (g·cm-3) |
導熱系數/ (W·m-1·K-1) |
線膨脹系數/ (10-4K-1) |
最高耐熱溫度/ ℃ |
短期抗拉強度 （20℃）/MPa |
| 硬聚氯乙烯 | 1.4～1.6 | 0.14～0.15 | 0.5～0.6 | 70 | 50～60 |
| 普通碳鋼 | 7.81～7.85 | 45～70 | 0.10～0.14 | - | 250～300 |
| 介質 | 質量分數/% | 溫度/℃ | 耐蝕評價等級 |
| 氫氧化鈉 | 25 | 60 | 耐 |
| 硝酸 |
50～70 |
20 22 |
不耐 耐 |
| 鹽酸 | 0～35 >35 |
60 60 |
耐 不耐 |
| 硫酸 | 90～95 96～98 |
20 20 |
耐 不耐 |
2.1.3 应用
硬质聚氯乙烯能耐大部分酸、碱、盐和碳氢化合物的腐蚀，在炼油化工防腐中应用广泛。但硬质聚氯乙烯的使用温度比较低，一般为70℃以下，而且由于聚氯乙烯线膨胀系数较大，为普通碳鋼的5～6倍，故在温度相对较高且温度变化较大的生产工艺条件下不能使用。
2.2 聚乙烯(PE)塑料
2.2.1 物理机械性能
聚乙烯是乙烯的高分子聚合物，可分爲高密度聚乙烯和低密度聚乙烯。低密度聚乙烯分子結構中含有較多的支鏈，結晶度較小；高密度聚乙烯支鏈很少，結晶度比較大。聚乙烯是結晶性聚合物，結晶度多其物理機械性能影響比較大。聚乙烯的物理機械性能見表3。
| 項目 | 密度/ (g·cm-3) |
導熱系數/ (W·m-1·K-1) |
線膨脹系數/ (10-4K-1) |
最高耐熱溫度/ ℃ |
短期抗拉強度 （20℃）/MPa |
| 低密度聚乙烯 | 0.91～0.93 | 0.55 | 1.6～1.8 | 50～100 | 7～16.2 |
| 高密度聚乙烯 | 0.94～0.95 | 0.55 | 1.1～1.3 | 50～100 | 21.8～28.2 |
2.2.2 耐腐蚀性能
聚乙烯的耐腐蚀性能与聚氯乙烯相比要好一些，主要体现在除耐腐蚀外，还几乎不溶于任何有机溶剂，在甲酸、氢氟酸介質中的耐腐蚀性也优于聚氯乙烯，见表4。但聚乙烯的环境应力开裂现象较严重，在较低应力或应变下，浸在一些介質中会发生突然开裂。在腐蚀环境下，聚乙烯在不受力的情况下，使用温度可稍高于硬聚氯乙烯，但由于聚乙烯强度较低，在同样应力条件下，允许的使用温度低于硬聚氯乙烯。
| 介質 | 質量分數/% | 溫度/℃ | 耐蝕評價等級 |
| 氫氧化鈉 | 0～20 >20 |
60 20 |
耐 不耐 |
| 硝酸 |
0～30 |
60 20 |
耐 不耐 |
| 鹽酸 | <37 >37 |
60 20 |
耐 不耐 |
| 硫酸 | 0～75 >75 |
60 20 |
耐 不耐 |
2.2.3 应用
由于聚乙烯的环境应力开裂现象较严重，在较低应力或应变下，浸在一些介質中会发生突然开裂，另外其机械性能不及聚氯乙烯，所以其在石油化工腐蚀环境中的综合性能不如聚氯乙烯，应用也没有聚氯乙烯广泛。
2．3 聚丙烯(PP)塑料
2.3.1 物理机械性能
聚丙烯是丙烯的高分子聚合物，是目前工程塑料中最輕的一種，其物理機械性能見表5。與聚氯乙烯相比，它的缺點是線膨脹系數大、彈性模量小、成型收縮率大、低溫下的脆性大；優點是具有較高的使用溫度，軟化點較高(180℃)。在70℃以下，硬聚氯乙烯的強度高出聚丙烯許多，但隨著溫度上升，聚丙烯強度下降趨勢較小。當超過硬聚氯乙烯玻璃化溫度(80℃時)時，聚氯乙烯完全喪失強度，而聚丙烯仍保持強度(120～150kg/cm2)，所以高溫度使用性能良好是聚丙烯最大的優點。
| 項目 | 密度/ (g·cm-3) |
導熱系數/ (W·m-1·K-1) |
線膨脹系數/ (10-4K-1) |
最高耐熱溫度/ ℃ |
短期抗拉強度 （20℃）/MPa |
| 聚丙烯 | 0.90～0.91 | 0.087～0.14 | 0.9～1.5 | 80～120 | 32～34 |
2．3．2 耐腐蚀性能
聚丙烯除了強氧化劑如濃硝酸、發煙硫酸、綠磺酸等以外，可以耐大多數無機酸、堿、鹽的腐蝕，而且常溫下幾乎所有的有機溶劑均不能溶解聚丙烯，見表6。由于具有良好的耐高溫、耐腐蝕性能，聚丙烯廣泛應用于石油化工耐腐蝕管道、閥門貯槽等構件中。
| 介質 | 質量分數/% | 溫度/℃ | 耐蝕評價等級 |
| 氫氧化鈉 | 52 | 100 | 耐 |
| 硝酸 |
30～50 |
20 20 |
耐 不耐 |
| 鹽酸 | 30 >36 |
80 80 |
耐 不耐 |
| 硫酸 | 96～98 | 20 80 |
耐 不耐 |
2．3．3 应用
聚丙烯具有線膨脹系數大的特點，在加熱時管線受熱伸長，溫度下降時收縮，在生産過程中長時間溫變拉伸、壓縮應力載荷作用下，管線易出現塑性彎曲變形。由于聚丙烯管材線膨脹系數大、彈性模數小、低溫下的脆性大，不適用于溫度很高且溫度變化較大的生産工藝環境。
2．4 氯化聚氯乙烯(CPVC)塑料
2．4．1 氯化聚氯乙烯的性能
氯化聚氯乙烯的氯質量分數由PVC中的56.7％提高到63％～69％，氯含量的增加，使得氯化聚氯乙烯的結構上分子的不規整性增強，結晶度下降，分子鏈的極性增強，因而使其熱變形溫度顯著上升。CPVC産品的使用溫度最高可達93～100℃，比PVC提高30～40℃，氯含量的增加還會使得氯化聚氯乙烯的硬質脆化溫度Tg顯著升高。又由于單體PVC的分子質量的增加，也會使Tg在相同的氯含量水平時有小比率的增加。氯化聚氯乙烯的這些特點改善了PVC的抗化學性及抗腐蝕能力，能抗酸、堿、鹽、脂肪酸鹽、氧化劑及鹵素等的化學腐蝕；同時，CPVC的抗張強度、抗彎強度較PVC也有改進。CPVC具有優越的耐高溫、耐老化、耐化學腐蝕性能、高阻燃性和較高的機械強度等特點。氯化聚氯乙烯材料的耐化學腐蝕性能數據見表7。
| 介質 | 質量分數/% | 溫度/℃ | 耐蝕評價等級 |
| 氫氧化鈉 | 任意 | 100 20 |
耐 |
| 硝酸 |
0～70 |
20 20 |
耐 不耐 |
| 鹽酸 | 0～38 38 |
85 100 |
耐 不耐 |
| 硫酸 | 0～80 >80 |
85 85 |
耐 不耐 |
2．4．2氯化聚氯乙烯應用
氯化聚氯乙烯具有低成本、高硬質脆化溫度、高熱彎曲溫度、穩定的化學性質、優異的機械性能等特性，在發達國家被廣泛用于工藝條件苛刻的腐蝕環境，國內也在近幾年開始引進這種非金屬材料，在一些腐蝕比較嚴重的石化生産裝置應用，取得了良好的應用效果。
3．塑料閥門
由于上述几种塑料具有的特殊性能，因而广泛用来生产石油化工管道閥門。塑料閥門的生产工艺主要是注塑成型的。
又因塑料閥門的主要元件是由注塑模具制造的。近些年来，数控机床快速发展、不断更新，促进了模具制造业的发展，精密模具、大型模具、以及精密注塑设备的出现，使塑料閥門的生产得到快速发展。
塑料閥門发展的另一个原因是市场需求，给排水工业上使用了大批塑料閥門，这是因为塑料材质的某些特性决定的：
其一，给排水管道用閥門使用温度不高(常温)，使用的压力不高(0.4～0.6MPa)，而且管道閥門内不易结垢，没有污染，塑料閥門很适合。
其二，連接方便，除去法蘭連接外，還有螺紋連接卡套連接和承插焊連接，某些塑料材質可以簡單地承插粘合連接，而有些塑料需要熔焊，即使熔焊，也比金屬對金屬的焊接簡單很多，所以受到使用者的歡迎。
其三，塑料价格便宜，生产閥門成本低。
由于以上原因，塑料閥門的发展非常迅速，随着工程塑料新品种的出现，耐温、耐压、耐腐蚀性能不断提高，塑料閥門的应用范围还将进一步拓展。
4．塑料衬里閥門
我們知道塑料的使用溫度是有限的，通常在70℃左右，適應壓力大多在O.6MPa左右。
单纯用塑料制作的閥門是难以胜任在较高温度、较高压力工况下工作的，必须另辟蹊径。人们在不断试验和实践中，利用塑料的可塑性加工原理，用钢铁作外壳，将塑料衬于壳体内，以隔绝钢铁金属与强腐蚀性介質的直接接触，这既解决了塑料的强度低，而不能承受较高压力的问题，又解决了钢铁材料不耐腐蚀的问题。塑料衬里閥門将适用压力由0.6MPa提高到PNl.6MPa，扩大了使用范围。
塑料衬里閥門的设计，生产工艺与氟塑料衬里閥門基本相同。除了模压成型和注塑成型生产閥門之外，滚塑成型工艺对于某些大口径閥門生产是一种既实用又经济的好方法。
滚塑加工工艺最早起始于上个世纪40年代的欧、美等发达国家，是继塑料加工、挤出、吹塑、注塑、拉伸等工艺后新出现的塑料加工工艺。它的特点：一是大型的制品，二是形状怪异、产品无内应力。滚塑技术作为一种新工艺，应用于閥門生产还是近几年的事，最开始用于大型化工管道和工业弯头，以及储罐。
塑料衬里閥門的生产工艺较氟塑料衬里閥門容易些，适用范围宽广些，大部分氟塑料不能采用滚塑工艺制造閥門和储罐的耐腐衬里。然而大部分塑料都能采用滚塑工艺衬里，滚塑工艺特别适合于大口径閥門的衬里，不需要笨重的衬里模具和大型加热炉设备，可直接在滚塑机内进行滚塑加工。这样，不仅减少了设备费和模具费，降低了生产成本，为塑料衬里閥門的生产开辟了节能降耗的新途径。
5．結束語
由于塑料閥門优异的耐腐蚀性、不沾性、保温性、电绝缘性和生产成本低、安装简便等特点，塑料閥門在石化工业，给排水工业中已经被广泛使用。
随着新型塑料品种的不断出现，塑料閥門的生产工艺不断改进和完善，塑料閥門的品种规格不断增加和品质的不断提高，塑料閥門的应用前景无比广阔。
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