So sánh CPVC và PVC

Polyvinyl clorua (PVC) là một loại nhựa nhiệt dẻo quen thuộc và linh hoạt, đặc biệt được biết đến như một vật liệu đường ống và phụ kiện được sử dụng cho các ứng dụng hệ thống ống nước dân dụng và thương mại.

Cùng họ nhựa nhiệt dẻo với PVC là polyvinyl clorua clo hóa (CPVC).

CPVC, mặc dù tương tự như PVC về tên và các loại sản phẩm hiện có, nhưng có khả năng chịu nhiệt và áp suất vượt trội, cho phép nó được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi khắt khe hơn.

Sự khác biệt về khả năng chịu nhiệt và áp suất xuất phát từ cấu trúc phân tử của từng vật liệu.

KHÔNG PHẢI TẤT CẢ CÁC HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG ĐỀU NHƯ NHAU.
TÌM HIỂU CÁCH CHỌN CPVC PHÙ HỢP

Cấu tạo phân tử của CPVC và PVC

CPVC là một chất đồng nhất PVC đã được phản ứng clo hóa. Thông thường, clo và PVC phản ứng thông qua cơ chế gốc tự do cơ bản, có thể được bắt đầu bằng năng lượng nhiệt và/hoặc tia cực tím.

Trong PVC, nguyên tử clo chiếm 25% vị trí liên kết trên mạch cacbon và các vị trí còn lại được lấp đầy bằng hydro.

CPVC khác với PVC ở chỗ khoảng 40% vị trí liên kết trên khung chính chứa đầy các nguyên tử clo. Các nguyên tử clo bao quanh khung carbon của CPVC đủ lớn để bảo vệ chuỗi carbon của nó khỏi các điều kiện thường làm suy yếu các loại nhựa nhiệt dẻo khác.

Hàm lượng clo của PVC cơ bản có thể tăng từ 56,7% khối lượng lên tới 74% khối lượng, mặc dù thông thường hầu hết các loại nhựa CPVC thương mại đều chứa 63 đến 69% khối lượng clo.

Sơ đồ CPVC (trái) ở cấp độ phân tử so với PVC (phải). Những quả cầu màu đỏ đại diện cho các nguyên tố clo.

Đặc tính hiệu suất: CPVC so với PVC

Nhiều đặc tính quan trọng của CPVC và PVC nhất quán giữa các vật liệu. Và theo những cách khác, chủ yếu là khả năng chịu nhiệt độ và áp suất, sự khác biệt về phân tử của CPVC làm cho các đặc tính cơ bản của nó vượt trội hơn PVC.

Kháng hóa chất

Nhựa nhiệt dẻo đang ngày càng phổ biến, thường là vật liệu thay thế cho vật liệu kim loại truyền thống. Ví dụ, thị trường PVC được định giá 57 tỷ USD vào năm 2015, dự kiến ​​sẽ đạt gần 79 tỷ USD vào năm 2021.

Không giống như kim loại, dễ bị ăn mòn, đóng cặn và rỗ, PVC và CPVC vốn có tính trơ đối với hầu hết các axit, bazơ và muối, cũng như hydrocacbon béo. Điều này có thể kéo dài tuổi thọ sử dụng của chúng thường xuyên trong nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ. Khả năng kháng hóa chất là một lợi thế rõ ràng cho cả CPVC và PVC.

Tuy nhiên, do sự khác biệt về hàm lượng clo nên mỗi vật liệu đều có một ưu điểm riêng. Một ví dụ là với nồng độ axit sulfuric cao hơn. Giả sử vật liệu được sản xuất chuyên nghiệp thì CPVC vượt trội hơn PVC. Ngoài ra, một hóa chất như amoniac có khả năng phản ứng cao với clo. Hàm lượng clo trong CPVC tăng lên có nghĩa là PVC thực sự có tác dụng chống lại amoniac và hầu hết các amin tốt hơn.

Trước khi chỉ định CPVC, hãy tham khảo biểu đồ tương thích hóa học và liên hệ với bộ phận hỗ trợ kỹ thuật để đảm bảo nó phù hợp với ứng dụng của bạn.

Biểu đồ này cho thấy khả năng kháng hóa chất của CPVC khi sử dụng với các nhóm hóa chất khác nhau. Để biết khả năng tương thích hóa học của Corzan ® CPVC với hơn 400 loại hóa chất, hãy xem Dữ liệu kháng hóa chất của Corzan CPVC.

Chịu nhiệt độ

Nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) tăng khi hàm lượng clo trong CPVC tăng. Tg là điểm mà tại đó polyme chuyển từ vật liệu cứng, thủy tinh sang chất mềm, cao su, mất đi tính toàn vẹn về cấu trúc.

Khả năng chịu nhiệt độ vượt trội của CPVC được thể hiện trong các tiêu chuẩn ASTM cho từng vật liệu, vì nhiệt độ sử dụng tối đa đối với PVC lên tới 140°F (60°C) và đối với CPVC lên tới 200°F (93,3°C). Lưu ý: Hãy nhớ kiểm tra với nhà sản xuất để kiểm tra khả năng vận hành riêng của từng sản phẩm.

CPVC không chỉ có thể được sử dụng trên nhiệt độ sử dụng tối đa của PVC mà khả năng chịu nhiệt độ tăng lên của nó cho phép nó hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ trong phạm vi hoạt động của PVC. Ví dụ, thậm chí ở nhiệt độ dưới 140°F (60°C), CPVC vẫn vượt trội hơn PVC về độ bền va đập và độ bền kéo.

Sự chịu đựng dưới áp lực
Kiểm tra đường ống CPVC và PVC ở cùng mức áp suất ở 73°F (22,8°C), nhưng khi nhiệt độ tăng, CPVC duy trì mức áp suất tốt hơn PVC.

Ví dụ: hãy tính định mức áp suất cho đường ống 10 in. Lập lịch 80 ở 130°F (54,4°C) cho cả PVC và CPVC. Lưu ý rằng mỗi vật liệu có áp suất định mức là 230 psi ở 73°F (22,8°C).

• PVC có hệ số giảm 0,31 ở 130°F (54,4°C), khiến áp suất của nó lên tới 71,3 psi ở nhiệt độ đó (230 psi x 0,31 = 71,3 psi).
• CPVC có hệ số giảm 0,57 ở 130°F (54,4°C), khiến áp suất của nó lên tới 131,1 psi ở nhiệt độ đó (230 psi x 0,57 = 131,1 psi).

Mặc dù PVC vẫn có thể được chỉ định cho các ứng dụng ở nhiệt độ 130°F (54,4°C), nhưng vật liệu này có thể chịu được áp suất thấp hơn đáng kể ở nhiệt độ cao (trên 73°F hoặc 22,8°C) so với CPVC.

Biểu đồ này cho thấy CPVC duy trì mức áp suất cao hơn PVC khi nhiệt độ tăng. Trên 140°F (60°C), PVC vượt quá nhiệt độ làm việc tối đa.

Hiệu suất chữa cháy

Nhựa nhiệt dẻo, chẳng hạn như polypropylen và polyetylen, thường mang lại danh tiếng tiêu cực cho tất cả các loại nhựa nhiệt dẻo khi nói đến hiệu suất cháy. Tuy nhiên, tính dễ cháy và nóng chảy không đúng với tất cả các loại nhựa nhiệt dẻo.

Đặc biệt, CPVC công nghiệp được thiết kế để hạn chế khả năng bắt lửa và tạo khói. Cụ thể, có các thử nghiệm của ASTM để đo lường vật liệu:

Nhiệt độ chớp cháy: Nhiệt độ thấp nhất mà tại đó khí dễ cháy có thể được đốt cháy bởi một ngọn lửa nhỏ bên ngoài. Corzan CPVC phải ở nhiệt độ 900°F (482°C) để điều này xảy ra và PVC cứng phải ở 750°F (399°C).

Chỉ số oxy giới hạn (LOI): Phần trăm oxy cần thiết trong khí quyển xung quanh để duy trì ngọn lửa. LOI của Corzan CPVC là 60 và PVC là 45. Để tham khảo, bầu khí quyển của Trái đất có 21% oxy.

Các loại sản phẩm CPVC và PVC phổ biến

Cả nhựa PVC và CPVC đều bắt đầu ở dạng bột hoặc dạng viên, thường có các chất phụ gia đã được trộn vào. Sau đó, nhựa được tạo hình hoặc đúc thành các sản phẩm dùng cho mục đích dân dụng, thương mại và công nghiệp.

Hai phương pháp đúc chính được sử dụng cho PVC và CPVC.

• Ép phun: Đối với sản xuất số lượng lớn, ép phun là một quá trình dễ lặp lại . Nhựa được đưa vào thùng đã được làm nóng, được phun từ điểm vào đó thông qua công cụ khuôn, sau đó được làm nguội để cứng lại.
• Đùn: Cũng là một quy trình dành cho các sản phẩm có khối lượng lớn, quá trình ép đùn bắt đầu khi nhựa được nạp vào ở đầu máy. Nguyên liệu thô được nấu chảy dần dần nhờ năng lượng cơ học của trục vít quay và bằng bộ gia nhiệt dọc theo thùng. Sau đó nó được tạo thành một cấu hình liên tục và được làm nguội để cứng lại.

Ống, phụ kiện và van:

Báo cáo thị trường PVC năm 2016 cho thấy ống và phụ kiện chiếm 62% doanh thu của PVC. Sự dễ dàng lắp đặt và khả năng chống ăn mòn làm cho nó trở thành một sự thay thế có giá trị cho các vật liệu thay thế. CPVC thường được chỉ định là đường ống, phụ kiện và van nơi có mối lo ngại về nhiệt, áp suất và hóa chất.

Ống dẫn:

Với các quy định về phát thải không khí ngày càng tăng, nhu cầu về hệ thống xử lý khói đáng tin cậy, đặc biệt là trong môi trường ăn mòn, đang tăng lên nhanh chóng. Tùy thuộc vào nhu cầu, chủ yếu là nhiệt độ, cả PVC và CPVC đều được chỉ định khi cần độ tin cậy.

Tấm và lớp lót:

Khả năng chống ăn mòn và chống cháy tuyệt vời của CPVC có thể được áp dụng cho các ứng dụng công nghiệp khác nhau và được bọc bên ngoài bằng Nhựa cốt sợi (FRP). Và khi tấm hoặc lớp lót sẽ phải đối mặt với nhu cầu về nhiệt độ và áp suất ít hơn, PVC có thể được chỉ định.

Các loại sản phẩm khác:

Thường bắt đầu bằng tấm CPVC hoặc PVC làm nền, các nhà chế tạo có thể cắt và tạo hình vật liệu để sử dụng trong một số ứng dụng khác nhau.

Ứng dụng của PVC và CPVC

Giá trị của PVC và CPVC nằm ở tính linh hoạt, chi phí tương đối, dễ lắp đặt và khả năng chống ăn mòn. Hãy ghi nhớ những lợi thế đó, cách sử dụng chung của từng loại sẽ khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu của ứng dụng.

Công dụng của PVC

PVC là vật liệu có chi phí thấp, đáng tin cậy và có thể được lắp đặt mà không cần sử dụng thợ hàn đắt tiền, lành nghề. Trên toàn cầu, hơn 50% nhựa PVC được sản xuất để sử dụng trong xây dựng.

Nước: Khả năng chống ăn mòn tương đối và chi phí thấp khiến PVC trở thành lựa chọn phổ biến trong các ứng dụng hệ thống ống nước có nhiệt độ và áp suất thấp.

• Uống nước
• Cống thoát nước mưa
• Cống thoát nước vệ sinh
• Thoát nước

Nhà ở: Tấm PVC có thể được chế tạo để thay thế các vật liệu khác, chẳng hạn như gỗ, như một chất thay thế nhẹ, chắc chắn. Vật liệu này thường được sơn hoặc hoàn thiện để mang lại vẻ ngoài giống các vật liệu truyền thống khác.

• Vách vinyl
• Khung cửa sổ
• Bệ cửa sổ
• Hoàn thiện tủ
• Sàn nhà

Bọc dây cáp điện: Chất hóa dẻo có thể làm cho PVC mềm hơn và linh hoạt hơn để sử dụng làm vật liệu cách điện cáp. Ngoài ra, PVC có khả năng chống cháy và không tốn kém.

Biển hiệu: Vì PVC tiết kiệm, tương đối bền và dễ sơn nên các tấm vật liệu này thường được sử dụng làm biển hiệu.

Công dụng của CPVC

Vì CPVC được xây dựng dựa trên các thế mạnh của PVC nên nó có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng tương tự, nhưng có thể rất tốn kém khi sử dụng PVC rẻ tiền như một giải pháp thay thế khả thi.

Tuy nhiên, khi một ứng dụng yêu cầu khả năng kháng hóa chất của PVC hoặc CPVC, với điều kiện nhiệt độ và áp suất khắt khe, CPVC là lựa chọn đáng tin cậy.

Ứng dụng công nghiệp:

CPVC là giải pháp lâu dài, không có vấn đề cho các môi trường công nghiệp khắc nghiệt nhất và thường được chỉ định trong một số ngành công nghiệp đòi hỏi khắt khe.

• Xử lý hóa học: Vận chuyển đáng tin cậy các hóa chất mạnh ở nhiệt độ cao, dưới áp suất mà không lo bị ăn mòn.
• Chlor-Alkali: Vận chuyển hóa chất qua một số môi trường ăn mòn nhất có thể tưởng tượng được mà không lo bị ăn mòn.
• Khai khoáng Chế biến khoáng sản : Đáp ứng được nhu cầu hoạt động chế biến nguyên liệu quý và nguyên liệu.
• Sản xuất điện (Điện than, điện khí..)Chịu được áp lực cao và các hóa chất ăn mòn thường được sử dụng trong các nhà máy điện về lâu dài.
• Công nghiệp bán dẫn: Khả năng chống cháy và khói giúp tăng hiệu quả, nâng cao độ an toàn và ngăn ngừa ô nhiễm trong phòng sạch.
• Xử lý nước thải: Chấm dứt tình trạng ăn mòn, ngay cả khi vận chuyển các hóa chất khử trùng mạnh nhất.
• Trung tâm dữ liệu :  Làm mát các trung tâm dữ liệu và hoạt động khai thác tiền điện tử nơi sử dụng một lượng điện năng khổng lồ và tạo ra rất nhiều nhiệt
• Hàng hải: CPVC Corzan là vật liệu chống ăn mòn cho hàng hải, chấp thuận của USCG và ABS. Được sử dụng rộng rãi để giảm chi phí vòng đời này.
• Dầu khí: Tìm hiểu tại sao Corzan CPVC lại là lựa chọn hiệu quả cho ngành công nghiệp dầu khí
• HVAC: CPVC đã được chứng minh và có nhiều ưu điểm so với kim loại trong các ứng dụng HVAC, bao gồm máy làm lạnh chiller, bộ xử lý không khí, nồi hơi, bộ tách khí, máy bơm và bộ trao đổi nhiệt cũng như ống thoát nước ngưng trong hệ thống thông gió

Hệ thống nước dân dụng và thương mại:

Đối với các ứng dụng hệ thống ống nước đòi hỏi độ tin cậy về nhiệt độ và áp suất cao hơn, CPVC cung cấp một hệ thống an toàn, hiệu quả và linh hoạt có khả năng chống lại sự tích tụ cặn, rỗ và vi khuẩn — bất kể mức độ pH hoặc clo của nước.

• Chính phủ & Thể chế: Các trụ sở, tòa nhà điều hành, cơ sở chính phủ
• Khách sạn: Nhà hàng và cao ốc văn phòng thấp tầng.
• Bán lẻ: Tòa nhà văn phòng trung tầng và trung tâm mua sắm.
• Giáo dục: Các cơ sở giáo dục, cũng như các trường cao đẳng và đại học.
• Chăm sóc sức khỏe: Bệnh viện, phòng khám y tế và khu phức hợp y tế.
• Nhà ở nhiều gia đình: Cấu trúc sáu tầng trở xuống, bao gồm căn hộ, chung cư, khách sạn và nhà nghỉ.
• Các tòa nhà cao tầng: Căn hộ, chung cư và khách sạn cao từ bảy tầng trở lên.

Hệ thống chữa cháy tự động với ống nước chữa cháy dân dụng và thương mại:

Khả năng chống cháy và khói của CPVC BlazeMaster, cùng với phương pháp nối đơn giản, khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng nhà ở khác nhau.

• Nhà riêng lẻ (NFPA 13D): Nhà ở độc lập, nhà di động.
• Khu dân cư (NFPA 13R): Cấu trúc từ bốn tầng trở xuống, bao gồm căn hộ, khách sạn hoặc nhà nghỉ và các tòa nhà chung cư nhiều căn hộ.
• Khu dân cư thương mại (NFPA 13): Kết cấu từ 5 tầng trở lên, bao gồm các tòa nhà cao tầng, chung cư, khách sạn và các tòa nhà nhiều đơn vị.

Xem thêm tiêu chuẩn, quy chuẩn PCCC liên quan

CPVC so sánh với vật liệu đường ống kim loại như thế nào?

Đối với một số ứng dụng nhất định, PVC và CPVC thường được chỉ định để thay thế kim loại. Hãy xem bài viết tài nguyên của chúng tôi, Hệ thống đường ống kim loại với CPVC, để tìm hiểu thêm về cách CPVC đứng vững trước các giải pháp thay thế kim loại.

Tìm hiểu thêm về các vật liệu công nghiệp với các bài viết dưới đây

CPVC công nghiệp được sản xuất như thế nào: Từ kỹ thuật vật liệu đến thành phẩm

Clean PVC và ứng dụng

Clean PVC Asung