印象中,北方冬季的供热管道常使用笨重且易散热和遭腐蚀的钢管,时至今日能否有一种新的材料克服这些缺点呢?4月24日上午,笔者来到福建恒杰塑业新材料有限公司(以下简称“恒杰”),其研发部经理许建钦揭晓了答案,但万万没想到,取代钢管的竟然是塑料管道。

  “这在行业中可以说是极具颠覆意义的突破。2014年我们开发出的PE-RTⅡ耐热聚乙烯管道,不仅具有良好的柔韧性,耐高热、耐压性也更好,可长期输送最高85℃的水,长期使用工作压力可达1.0MPa,而最低工作温度也能实现-40℃,使用寿命为50年。”许建钦自豪地说道。

  塑料管道真的可以长久地耐高温且不破裂?起初,我也不禁心存疑虑。

恒杰工人正在进行产品实验。企业供图。恒杰工人正在进行产品实验。企业供图。

  瞄准供热领域材料短板

  “恒杰”是一家专业生产聚烯烃类绿色环保系列产品的企业。2000年公司成立之初,所有的塑料生产企业都在做PVC管道时,而恒杰却瞄准了行业技术前沿但市场前景并不怎么明朗的PE即聚乙烯管道。“所以,我们公司自成立以来便确定了以‘发展高新技术含量的新型塑料制品’作为产业的发展方向,注重产品研发和技术创新。”

  许建钦介绍,随着经济发展与城镇化建设水平的提高,国家对工业节能、环保越来越重视,对北方地区供热的管网建设十分关注。为此,“恒杰”于2012年上半年及时展开市场调研,不断走访热力公司、热力设计院及专家学者,得出结论:使用PE-RTⅡ耐热聚乙烯管道将大大降低成本。为此,在与世界500强的道达尔公司合作研发原材料的基础上,“恒杰”开启了历时一年多的技术攻关。

中石化北京化工研究院组团到恒杰指导交流。企业供图中石化北京化工研究院组团到恒杰指导交流。企业供图

  研发中,其管道内层主要是以己烯共聚XRT 70为主要原料,加工而成承压耐热聚乙烯管道,外层为高密度聚乙烯保护套管,这些对于拥有十多年PE管研发经验的恒杰公司来说都不是大问题,反倒是其中间的发泡保温层让研发团队吃了不少苦头。

  “发泡层所要使用到的最主要材料正是聚氨酯。当时我们工艺科的几个同事一半以上都对聚氨酯过敏,手上腿上出现小红点,浑身发痒,但为了坚持把样品做出来,大家也只能先忍着把药吃了,等到有空闲了才去医院打吊瓶。”许建钦笑言,如今,这些往事反倒成了趣事。

  这样的研发缩影还有很多。据许建钦介绍,从引进设备到制作模具、改进工艺再到最后的测试,研发团队做了大量反复试验。其中,工艺改进是最煎熬的部分,“我们常常认为模具是圆的,出来的成品也是圆的,但实际并不是这样,当初我们为了克服熔体下垂与因厚度而出现的偏心问题,摸索了很久。” 许建钦说,生产中要考虑到材料的熔体强度,越强则流动性越差粘度越高,在机筒与模头中需要低熔体强度,出模后则需要高熔体强度以便于加工,因此,要找到中间的平衡强度极其困难。

  恒杰攻破配方与工艺难题,用乙烯-己烯共聚物为原材料制成的耐热聚乙烯管道,耐慢速裂纹增长性能较好,可耐高温热水,也可耐低温冲击,具有优良的静液压强度。“用作运送温泉水时,其温度可达到90多度,在这样的高温情况下,我们的管道寿命可达近13年,而钢管的平均寿命则为两三年。至于85度以下的温度,钢管则与我们差了近二三十年的‘保质期’!”许建钦告诉我们。

  通过与国内厂家对比,恒杰产品的耐慢速裂纹增长切口试验及热循环试验优于其他产品。许建钦表示,以生产产品的工艺水平及产品实际应用质量来评价,恒杰所生产的PE-RTⅡ耐热聚乙烯管道可以说处于国内领先。

  2013年初,恒杰开发的耐热管道在山西太原、黑龙江伊春等北方地区使用,至今未出现问题。值得一提的是,恒杰还与太原市建筑设计研究院合作主编了关于该项目的工程建设地方标准。

2015年,公司与中国工程院毛炳权院士合作设立院士工作站。企业供图。2015年,公司与中国工程院毛炳权院士合作设立院士工作站。企业供图。

  6·18 助产学研联合攻关

  凭借着自身研发优势,恒杰正不断地结合当前热点开发新的功能性管道。

  如今,饮用水安全愈来愈受大众关注,是目前国家高度重视的民生工程。2007年起,我国对涉水产品更加严格,要求必须通过相关许可检测。为此,恒杰摔了一个“小跟头”。“我们早些年做出了抗菌类管道,但老是通过不了检测。”许建钦坦言,2013年公司便成立研发小组,在大家的合力攻坚下,一年之后成功解决了抗菌材料在管材内壁均匀分散、抗菌材料抗菌使用寿命以及抗菌层与非抗菌层相容性等技术难题,于2014年开发出自己的聚烯烃抗菌类管道,但由于缺乏理论知识,公司研发的产品难以解决长期抗菌等难题。

  对此,“恒杰”长久都没有取得突破性进展,直到第十三届中国·海峡项目成果交易会(简称“6·18”)的来临。2015年,恒杰团队在“6·18”平台上看到了中国工程院毛炳权院士团队关于抗菌类管道的理论成果,双方一拍即合,决定进行联合攻关。“后来,我们通过与组委会办公室联系,提出想设立‘院士工作站’的想法,组委会办公室在了解公司的整体情况后,积极为我们提供帮助,对接省科协等部门,最终公司顺利与毛炳权院士团队在6·18上正式签约,成立了‘院士工作站’。”许建钦说。

  院士工作站成立后,毛炳权院士多次组织团队到恒杰实地考察,指导企业的产品研发与人才培养。在将理论与实践结合的基础上,恒杰仅花了三四个月便突破瓶颈,开发出了高性能聚烯烃抗菌类管道,并获得一项实用新型专利,成为全国首家获得抗菌卫生许可批件证书的企业。

  许建钦介绍,该项目包括了聚乙烯PE100自洁抗菌给水管道、无规共聚(PP-R)聚丙烯抗菌管道等复合抗菌管道的研制,双方共同开发出的高性能抗菌类管道主要是用于城镇供水管道以及建筑室内管道输送饮用水,抑制饮用水在输送过程形成的菌群菌落繁衍,以及杀死饮用水中病原体,防止饮用水二次污染,提高人们饮用水质量。

GXPE耐热聚乙烯管道共分为三层。企业供图。GXPE耐热聚乙烯管道共分为三层。企业供图。

  搭乘“6·18 ”走创新发展之路

  “在和院士团队合作一年多来,通过双方之间积极的互动,我们对目前国际、国内的有关高性能聚烯烃抗菌类管道技术知识有了新的把握,对人才培育也更加重视起来,创新技术引导着我们走高品质的良性竞争之路,这对今后我们企业的发展与市场开拓有很大帮助。”许建钦诚恳地说,正因为如此,恒杰更加重视产学研合作,目前已与北京燕山石化、福建省塑料研究所、福州大学、福建师范大学等建立了合作关系。

  经过多年的积累与发展,恒杰已获得国家火炬计划重点高新技术企业、省级技术中心、省创新型企业等荣誉,共申请并获得了8项发明专利与39项实用新型专利产品,通过了ISO9001质量管理体系认证、ISO14001环境管理体系认证、矿用产品安全标志认证、节水产品认证、测量管理体系(AAA级)认证、国家AAA级安全生产标准认证等。

  时至今日,“恒杰”已参加了近10届的“6·18 ”。谈起与“6·18”平台的缘分,“恒杰”行政部经理林海英笑着说道:“对于企业来说,这是一件很好的事,不仅可以及时了解政府的相关扶持政策,还开拓我们的眼界,了解当前国内外产品技术创新领域,提高公司对行业与市场的认识。我们借助中国·海峡项目成果交易会,成功地与毛炳权院士团队合作并设立院士工作站,是近年来公司最大的收获,这为我们提供了一个很好的创新发展机会。未来,我们将继续努力,不断推进福建甚至是中国塑料业的发展。”(刘应平)

  来源:618海创会