需求领域：节能环保;新能源及节能
背景＆内容：很多高分子聚合物通过取向加212(或称定向)使其分子规整排列，可以明显地提高其性能。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、双向拉伸薄膜、容器等。取向加212212艺一方面可以提高管材性能，另一方面可以减少材料的消耗，是顺应可持续发展大方向的前沿技术。 双轴取向聚氯乙烯(PVC-O)管材是通过特殊的取向加22212艺制造的管材，这一加工工艺是把采用挤出方法生产的PVC-U管材进行轴向拉伸和径向拉伸，使管材中的PVC长链分子在双轴向规整排列，获得高强度、高韧性、高抗冲、抗疲劳的新型PVC管材，性能远优于普通PVC-U管材。 研究开发PVC-O管材，可以大大节约原材料资源，降低成本，提高产品性能，具有明显的经济效益和社会效益。PVC-O最早是英国YorkshirelmperialPlastics(现在的Uponor)在1970年领先开发的，后来澳大利亚Vinidex(1986)、美国Upomor-ETI(1990)、荷兰Polva和法国Seperef也相续生产。早期都是采用“离线”(off-line)加工工艺(两步加工法)，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22212艺生产速度低，设备投资高，很难推广。 后来研发出在挤出加工过程中“在线”(in-line)进行取向，连续生产PVC-O。其生产工艺为一步加工法，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了生产效率，减少了制造成本，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，国际标准组织也发表了PVC-O标准-ISO/DIS 16422-2006。表2列出了国际市场上部分PVC-O管材和生产企业的资料。近年来，国内已经有一些科研院所和大企业集团在探索开发。
需解决的主要技术难题：PVC-O管材的规格尺寸和性能 5.1 PVC-O管材的壁厚 由于PVC-O管材是将原来成型的PVC-U管材进行轴向和径向拉伸，所以管材的壁厚较薄。表3是GB/T 10002.1-2006中规定的给水用PVC-U管材标准和国际标准ISO16422-2006规定的输水用PVC-O管枯部分规格产品壁厚的比较。 表3 PVC-O与PVC-U壁厚比较 mm 从表3可以看出，PVC-O给水管较PVC-U给水管可减少壁厚35%-40%，大大节约了材料，降低了成本。 5.2 强度和韧度性能 PVC-O加工工艺是把由常用挤出方法生产的PVC-U管材的长链分子进行取向。在加工中管材的直径增大，使分子在环向取向并带来强度和韧度两个物理性能的实质性改善。分子的取向大大地增加了材料的短期和长期强度。 由于突出的强度和韧度，MRS45和MRS50的PVC-O材料的50年安全系数可以用1.6或1.4143来表示，所以PVC-O管用的设计应力可高达28MPa和32MPa，结果比PVC-U管材和PVC-M管材节约大量材料。 分子取向加工产生薄片分层结构，是PVC-O韧度高的关键。如果由于缺陷和点负载产生了裂纹，分层结构会阻碍裂纹在材料中通过，裂纹在各层通过时由于应力集中的减少，裂纹扩展被有效地抑制。 另外一种新型管材--增韧改性PVC-M管材，虽然其冲击强度提高了，但拉伸强度没有提高。 表4是PVC-O管材与PVC-U管材冲击强度比较。 表4 PVC--0管材与PVC--U管材冲击强度比较 从表4可以看出，PVC-U给水管材通过双轴拉伸后，其冲击强度提高了10倍多。 PVC-O管的另千个优点是由于较高的设计应力，增加了通水能力，方便了搬运和铺设。