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1、室内给水塑料管、复合管管道安装工程检验批质量验收记录（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）室内给水塑料管、复合管管道安装工程检验批质量验收记录（一）No(4) DB23/7132003 H050101(050101)01A工程名称验收部位一单元给水管道施工单位分包单位总包项目经 理分包项目经 理专业工长（施工员）施 工班组长施工执行标准名称及编号黑龙江省建筑工程施工质量验收标准DB23/713-2003验 收 项 目 及 要 求施工单位检验意见监理（建设）单位检验意见主控项目1条条管材、管件给水管道使用的管材、管件的质量，必须符合国家、行业及地方现行有关标准的规定
2、。符合要求给水管道必须采用与管材相适应的管件。生活给水系统所涉及的材料必须达到饮用水卫生标准。符合要求2条隐蔽和系统管道水压试验室内给水管道水压试验，必须符合设计要求。当设计无注明时，试验压力为工作压力的1.5倍，但不得小于0.6MPa符合要求3条竣工或交付使用前通水试验给水系统竣工后或交付使用前必须进行通水试验，并做好记录。符合要求4条交付使用前的冲洗和消毒生活给水系统管道在交付使用前必须冲洗和消毒，并经有关部门取样检验，符合国家生活饮用水标准方可使用。符合要求55.236条埋地管道应铺在砂土垫层上，严谨铺在冻土、松土、坚硬物体上埋地给水塑料管、复合管管道，应铺设在100150厚的砂土垫层上
3、，严禁铺设在冻土、松土和碎砖、石等坚硬物体上。管沟回填应采用砂子或粒径不大于12的细土回填到管顶以上至少300处，并压实后再回填厡土至设计标高。符合要求施工单位检验结果自检合格项目质量检查员： 年 月 日监理（建设）单位验收结论监理工程师（建设单位项目技术负责人）：年 月 日室内给水塑料管、复合管管道安装工程检验批质量验收记录（二）No(5) DB23/7132003 H050101(050101)01A工程名称验收部位一单元给水管道施工单位分包单位总包项目经 理分包项目经 理专业工长（施工员）施 工班组长施工执行标准名称及编号黑龙江省建筑工程施工质量验收标准DB23/713-2003验 收
4、项 目 及 要 求施工单位检验意见监理（建设）单位检验意见一般项目1条给水管与排水管间的水平、垂直净距给水引入管与排水出管的水平净距不得小于1m。室内给水与排水管道平行铺设时，两管间的最小水平净距不得小于0.5m。交叉铺设时，垂直净距不得小于0.15m。给水管应铺设在排水管上面，若给水管必须铺设在排水管下面时，给水管应加套管，其长度不得小于排水管管径的3倍。符合要求2条管道坡度给水水平管道应有2%5%的坡度，坡向泄水装置。符合要求3条给水塑料管粘接接口水管承插塑料管采用粘接接口时，粘接剂应符合产品标准的规定。且涂抹均匀、适量、五漏凃，承插深度符合试插标记，环缝均匀，粘接牢固。符合要求4条De3
5、2复合管的调直公称外径De32复合管的盘管卷材，调直后的截断面应无明显椭圆变形。5条复合管用卡套式管件连接复合管采用专用卡套式铜质管件连接时，应符合产品装配工艺。其连接管口内壁有坡度口，锁紧螺母坚固后，橡皮环与管壁结合均匀、紧密、且无延位或顶歪等缺陷。6条安装在塑料管和复合管上的阀门固定安装在给水塑料管、复合管管道的阀门，应将阀门固定牢靠，不得将阀门自重和操作力矩传递给管道符合要求7条埋墙管道隐蔽后的防护标记暗敷设在墙槽内的给水塑料管及复合管，隐蔽后应设明显防护标记。符合要求8管道支架管道支架安装应平整、牢固。埋设在空心砖、轻体砌块及轻质复合墙板的支架应有专门措施进行固定，支架的最大间距当设计
6、无注明时，应符合标准规定。符合要求9阀门强度、严密性试验及安装阀门安装、规格、型号、耐压强度和严密性试验，应符合实际和标准表要求。位置、进出口方向正确，启闭灵活，朝向合理，连接牢固、紧密。符合要求施工单位检验结果自检合格项目质量检查员： 年 月 日监理（建设）单位验收结论监理工程师（建设单位项目技术负责人）：年 月 日室内给水塑料管、复合管管道安装工程检验批质量验收记录（三）No(5) DB23/7132003 H050101(050101)01A工程名称验收部位一单元给水管道施工单位分包单位总包项经 理分包项经 理专业工长（施工员）施 工班组长施工执行标准名称及编号黑龙江省建筑工程施工质量验
7、收标准DB23/713-2003验 收 项 目 及 要 求施工单位检验意见监理（建设）单位检验意见一般项目10条管道穿墙和楼板套管管道穿过墙壁和楼板，且采用同材料的套管。安装在楼板内的套管，其顶部应高出装饰地面20；安装在卫生间及厨房内的套管，其顶部应高出楼板低面50，底部应与楼板底面相平；安装在墙壁内的套管其两端与饰面相平。穿过楼板的套管与管道之间缝隙应用阻燃密室材料填实，且应密封，端面应光滑，管道的接口不得设在套管内。符合要求验 收 项 目 及 要 求允许偏差实测偏差合格率%11条纵横弯曲给水塑料管每1m1.51.51.4161.41.41.31.41.31.41.590%全长25m以上2
8、5铝塑复合管每1m1.5全长25m以上2512条立管垂直给水塑料管每1m221.81.71.822.121.91.71.990%全高5m以上8铝塑复合管每1m2全高5m以上813条绝热层表面平整卷材或板材5涂抹或其它10厚度+0.1-0.0514条水表中心距地面标高1010101010101010101010100%施工单位检验结果自检合格项目质量检查员： 年 月 日监理（建设）单位验收结论监理工程师（建设单位项目技术负责人）：年 月 日室内给水塑料管、复合管管道安装工程检验批质量验收记录（一）No(4) DB23/7132003 H050101(050101)01A工程名称验收部位二单元给水
9、管道施工单位分包单位总包项目经 理分包项目经 理专业工长（施工员）施 工班组长施工执行标准名称及编号黑龙江省建筑工程施工质量验收标准DB23/713-2003验 收 项 目 及 要 求施工单位检验意见监理（建设）单位检验意见主控项目1条条管材、管件给水管道使用的管材、管件的质量，必须符合国家、行业及地方现行有关标准的规定。符合要求给水管道必须采用与管材相适应的管件。生活给水系统所涉及的材料必须达到饮用水卫生标准。符合要求2条隐蔽和系统管道水压试验室内给水管道水压试验，必须符合设计要求。当设计无注明时，试验压力为工作压力的1.5倍，但不得小于0.6MPa符合要求3条竣工或交付使用前通水试验给水系
10、统竣工后或交付使用前必须进行通水试验，并做好记录。符合要求4条交付使用前的冲洗和消毒生活给水系统管道在交付使用前必须冲洗和消毒，并经有关部门取样检验，符合国家生活饮用水标准方可使用。符合要求55.236条埋地管道应铺在砂土垫层上，严谨铺在冻土、松土、坚硬物体上埋地给水塑料管、复合管管道，应铺设在100150厚的砂土垫层上，严禁铺设在冻土、松土和碎砖、石等坚硬物体上。管沟回填应采用砂子或粒径不大于12的细土回填到管顶以上至少300处，并压实后再回填厡土至设计标高。符合要求施工单位检验结果自检合格项目质量检查员： 年 月 日监理（建设）单位验收结论监理工程师（建设单位项目技术负责人）：年 月 日油
11、毡瓦屋面检验批质量验收记录表GB5 7-2002 040402单位（子单位）工程名称分部（子分部）工程名称验收部位施工单位项目经理分包单位分包项目经理施工执行标准名称及编号施工质量验收规范的规定施工单位检查评定记录监理(建设)单位验收记录主控项目1油毡瓦质量设计要求2油毡瓦固定第7.2.6条一般项目1油毡瓦铺设方法第7.2.7条2油毡瓦与基层连接第7.2.8条3泛水做法第7.2.9条施工单位检查评定结果专业工长（施工员）施工班组长项目专业质量检查员： 年 月 日 监理（建设）单位验收结论专业监理工程师：（建设单位项目专业技术负责人）： 年 月 日 聚乙烯钢骨架复合管施工工法摘要:近年来,钢骨架
12、塑料复合管凭借其独有的优越性,在生产生活中的运用越来越广泛。其性能价格比高,同规格、同长度的钢骨架塑料复合管一次性投入费用与钢管与防腐和玻璃钢管相当,但使用时间高达50年,经济适用性能良好。而且对于dn200以上口径管道,其现场安装效率相对于钢制管道高,具有很好的推广价值。因此,总结施工经验,编制该项施工技术要点,为今后在同类管道施工提供依据作为参考,推广运用。关键词:工法工艺施工设备安全措施一.工法特点本工法工艺工序衔接紧,工效高,操作方便,易于掌握。根据不同的地形条件,合理改变施工技术方案,保证施工质量,提高施工进度。针对钢骨架聚乙烯钢骨架复合在有水、潮湿的条件下焊接质量不好保证的问题,根
13、据现场经验,总结在高渗水地域的沟下施工方法。二.工艺原理钢骨架塑料复合管敷设方式与钢管一样,而管道连接一般采用电熔套连接和法兰连接两种方式,而管材之间的电熔连接、管材与电熔管件之间的连接是施工的控制要点。聚乙烯属热塑性塑料,其重要的温度参数有玻璃温度、粘流温度、晶体熔融温度和热解温度。当塑料在粘流温度或晶体熔融温度以上时,塑料由固态熔融为粘稠 的流体,熔接即在此温度范围内进行。热熔焊接原理正式建立在聚乙烯为部分结晶性热塑料(高密度聚乙烯的结晶度为85% 95% 的熔融特性上,熔接的基本过程是对聚乙烯连接的界面通过加热至融化状态,根据粘性接触理论,在压力作用下通过控制温度和时间连接成一个牢固的结
14、合整体,熔合区可以达到管材同等强度。2.1工艺流程及操作特点钢骨架塑料复合管施工流程如下:管沟开挖管道布管、定长热熔套及管端打磨组对固定焊接冷却拆除卡具管道试压管沟回填。a.焊接工艺三要素:电压、电流、时间是设定焊接的参数,焊接参数是保证电熔焊接质量重要的因素。从焊接原理上看,设置正确的焊接参数,实质上就是给焊接区域提供恰到好处的热量(电能转化为热能 。b.参数修正:焊接参数会因时(季节 、因地(不同地区 、因环境气象条件变化和地质状况的不同作适当的调整,要严格焊接工艺纪律:现场焊接参数一经确定,决不允许随意改动,必须严格遵守。c.管材、管件的检查:管材重点检查管体表面是否有过深的划痕,管材内
15、外表面是否有不可恢复的突起或凹坑,管材端口封口环是否有裂纹或脱落;对管件重点检查热阻丝是否通电、是否有过深的划痕损伤到热阻丝等。d.定长配管:根据现场需要,管道连接过程中需要的管材不可能完全为整根管道,因此需要现场切割定长管。现场一般采用电动切割锯,由于受到沟底操作空间的限制, 应将所需的短管在地面上先配管,避免到沟内切割,切割后的定长管连接需要使用抢修电熔套。管道应在沟底连接,管材下放到沟底后应用非金属软带吊起、垫好,以便后续的组对、固定和焊接工作。e.电热熔面的打磨:将管沟底部待连接的管材用300 mm左右的方木垫起,每根管材需垫3处;清除管材端面的污物,如有水渍应用干净棉布擦干,用电动钢
16、丝刷打磨管材表面,打磨长度一端为1 /2电熔套长度,一端为整个电熔套长度;在管材距离端面1 /2电熔套长度处做标记,将打磨好的端部用塑料袋套好,避免被污染,打磨好的端部最忌讳的是粘有水份或泥污。f.电熔套、管材装配:将打磨好的管件先全部敲入打磨长度为整个电熔套长度的管材一端,然后将两管材调直,管口对正无间隙,用榔头将电熔套从一端向另一段管材敲打,直至管材端部的标记露出为止。a.工装固定:将专用固定工装卡在电熔套两端(注意留出电熔插头的距离 ,用丝杠拉紧,保证管材端部对紧b.通电焊接:将专用电热熔焊机输出插头与电熔套两接线柱连接,焊接电压一般控制在42-45v,焊接电流根据不同规格的电热熔套需要
17、的热输入量不同,按照现场设定的焊机参数通电加热。焊接温度的控制焊接要在最佳的温度范围内进行,最佳的温度为180220 。2.2施工注意事项:a.由于钢骨架聚乙烯钢骨架复合在有水、潮湿的条件下不能保证其焊接质量,对高渗水地域沟下安装施工过程中,建议在打磨后用 热风焊枪将毛面表层十分吹干再进行热熔接头组对。b.夏季施工时应避免管道暴晒,在现场应做一些有效的防护措施。c.管道暂时停止施工时两端要采取临时封堵措施。d.冬季施工当管材表面结有霜冻时,应先将管材端部霜冻除掉,再用热风机将管材端部表面烘干,然后打磨管材端部热熔区,以保证热熔区的清洁。冬季施工管道表面温度 10 。焊接完成后,对焊口要进行适当
18、的保温,可采用棉毡包裹。e.冬季施工不得使用冻硬的橡胶垫片,应在施工前将橡胶垫片在15 以上的环境内放置24 h,恢复弹性后方可使用2. 3管道漏点返修或运行后泄露事故抢修管道一旦发现漏点,必须进行修复。根据钢骨架聚乙烯复合管的性质和漏点情况,一般有两种修复方法。一是将漏点位置管道切割掉1m,重新用1m长抢修短管和2个抢修电热熔套焊接连接。在切割前切断管线阀门,切割后完后必须放尽管内介质,为防止管内介质流不尽,影响焊接质量,可在管道组对、固定之前将两端管道用黏土封堵,焊接完成,冷却1小时后对管线重新进行冲洗,以保证管内的清洁。2.4合理安排施工工序,提高施工效率由于钢骨架管道焊接完成后,其固定
19、卡具需要待管道完全冷却后方可拆除。由于冷却时间较长(一般需要90分钟,而卡具为循环利用工具,因此需要准确控制其组装、焊接和冷却时间关系,充分利用焊机和卡具,作好施工统筹,可以大大提高施工效率,避免许 多不必要的浪费,尤其是人工。例如,在临近下班之前尽可能焊接完成一道口,在休息时间段作为焊口冷却时间,这样可以大大避免卡具的利用率,防止因卡具不能拆除而耽误下道工序的进行。一道热熔口焊接时间约1015分钟,组对固定时间阅10分钟,而管道冷却时间为90分钟左右,掌握好这些时间参数,合理安排施工工序,提高施工效率。三.施工机具设备根据工程施工总体要求,合理配置土方及管道焊接安装施工机组,以下为工程施工只
20、要施工机具设备,见表1:表1 主要机具设备表四.质量、安全控制措施a.严格控制材料进厂检查、验收程序。b.按照现场设定的焊接工艺参数严格执行。c.严格执行施工工序和半成品保护措施,防止水、汽、油和泥污等污染。d.严格控制管道下沟的弯曲度,尽可能保证管道平直敷设。e.对于此类管道安装,施工过程中的安全控制点主要是沟底施工防止塌方和用电安全事宜,另外还有管端打磨时应注意做好眼睛及面部防护。五.结束语银浪地区燃煤锅炉房集中供热工程（站内部分）厂区给水工程施 工。一共完成钢骨架聚乙烯复合管 dn250 1600 米，dn200 120 米， dn65200 米的锅炉房给水管道安装。应用此工法，管线试压
21、一次成 功，质量达到优良。采用该工法施工，既提高施工进度，又保证了 施工质量要求。通过现场热源机具的合理安排，大大提高了施工效 率，减少了施工机具的浪费，节约了施工成本。 作者简历：唐洪良男 2005 年毕业于西安石油大学 油气储运工程 专业本科学士学位。2005 年 7 月至 2021 年 5 月就职于大庆石油管 理局 建设集团。2021 年至今就职于云南省设计院。主要工作为工 程项目管理任技术员、技术负责人。 注：文章内所有公式及图表请以 pdf 形式查看。 材料与性能炭黑/聚乙烯复合导电材料的性能研究郑裕董晓武(北京燕山石油化工公司,北京102500摘要研究了炭黑/聚乙烯复合导电材料的性
22、能、加工工艺、炭黑结构、基础树脂等对材料性能的影响。实验结果表明,材料具有明显的渗滤效应、正温度系数效应和非线性伏安特性。关键词:炭黑聚乙烯复合材料渗滤正温度系数效应伏安特性0前言收稿日期:200 8210复合型导电高分子材料是高分子材料与导电物质通过分散复合、层压复合以及形成表面导电膜等方式构成的一种功能高分子材料。其中分散复合型导电高分子材料通常是填充导电粒子或导电纤维,如炭黑、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属化玻璃纤维等。它具有质轻、耐用、易加工、导电性稳定等优点,近年来,市场需求不断增加。按其电阻率的数值范围可分别用作电极和电磁波屏蔽材料(10-3100cm ,电线电缆的半导电屏蔽层(1
23、00104cm ,抗静电材料(104107cm ,温度、电压自动控制元件和发热体材料(100106cm 等。复合型导电高分子材料由于加工容易,导电性可在很大的范围内调节,已经在电线电缆屏蔽层、自控温伴热电缆等方面得到了实际的应用。本文研究了不同种类炭黑填充聚乙烯复合导电高分子材料的电性能、力学性能及加工工艺对复合材料性能的影响。1实验部分111实验原料聚乙烯,燕山石化公司;乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(EMMA ,杜邦公司;特导电炭黑,山东淄博华光化工厂;乙炔炭黑,福建南平化工厂;普通炭黑,化工部炭黑工业研究院。各种炭黑的性能指标见表1。表1三种不同炭黑的性能指标序号炭黑类型性能指标粒径/nm 比
24、表面积/m 2g 21吸油值/cm 3g -1PH 值1#乙炔炭黑4060 3.40 6.02#特导电炭黑33828 5.86 6.53#油炉法炭黑80671.616.0112样品制备将炭黑和基础树脂按一定的比例混合均匀,在密炼机中塑炼,然后经挤出机挤出造第14卷第12期2000年12月中国塑料CHINA PLASTICSVol 14No 12Dec 2000粒。用平板机在温度180,压力15MPa 的条件下压片,样品厚度为1mm、3mm。113样品测试11311力学性能的测试按照G B1040的方法测试试样的力学性能,拉伸速度:100mm/min。11312体积电阻率的测试按照ISO3915
25、的方法测试试样的体积电阻率,样品两端涂覆导电胶,以确保与电极良好接触。11313热分析测试用差热分析仪对材料的热性能进行测试,采用等速升温的方法。升温速度:10/min。11314热变形温度的测试采用ISO75标准对材料的热变形温度进行测试。升温速度:120/h;负荷:1.80MPa。11315维卡软化点的测试采用ISO306标准对材料的维卡软化点进行测量。升温速度:50/h;负荷:10N。2实验结果与讨论211炭黑对复合材料导电性能的影响炭黑填充聚乙烯复合导电材料的电性能与炭黑的种类、结构、填充量密切相关。作为导电填料的炭黑,其导电性与其比表面积、结构性、表面化学性质有关1。比表面积是单位质
26、量炭黑的表面积,它是炭黑聚集体中炭黑颗粒外表面和内表面(孔隙面积之和,比表面积越大,炭黑粒子尺寸越小,单位体积内的颗粒数越多,越容易彼此接触形成网状导电通路,导电性越好;炭黑的结构性是指炭黑粒子与粒子之间形成链状结构的程度,组成炭黑聚集体的粒子越多,结构性越高,形成网状导电结构的机率越大,导电性越好,一般用吸油值(DBP来表征炭黑的孔隙度,即结构性、吸油值越高,炭黑的结构越高,高结构炭黑不仅导电性好,而且容易扩散,因为高结构 炭黑凝聚体中心之间距离较大,相邻凝聚单元之间的吸引力较小,因而在树脂中的分散性好。表面化学性质是指吸附在炭黑表面的活性官能团的数量,在炭黑的生产过程中,炭黑表面常形成一些
27、活性含氧官能团,这些官能团的存在影响电子的迁移,使炭黑的导电性下降。可采用PH值来表征炭黑的表面化学性质,表面官能团少的炭黑通常呈弱碱性或中性,具有较好的导电性。21111炭黑含量对复合材料导电性的影响将三种不同结构的炭黑按不同的含量加入到聚乙烯基体树脂中,制备出不同炭黑含量的一系列样品,测量它们的体积电阻率。试验结果如图1所示。1特导电炭黑2乙炔炭黑3油炉法炭黑图1体积电阻率与炭黑含量的关系实验结果表明,随着炭黑含量的增加,复合材料的电阻率下降,导电性提高,但电阻率不是随着炭黑含量的增加成比例地下降。当炭黑含量比较低时,随着炭黑含量的增加,体系电阻率略有下降,从曲线上看,这一段比较平坦,复合
28、体系仍然表现为绝缘性质,体系电阻率的下降只是由于炭黑的掺杂作用引起的,复合体系还没有形成导电通路;当炭黑含量增加到某一临界值时,体系电阻率急剧下降,曲线上出现一个狭窄的突变区,在此区域内,炭黑含量的微小变化会引起体系电阻率的显著2000年12月中国塑料23改变,这种现象称为渗滤效应(Percolation,此区域称为渗滤区,炭黑含量的这一临界值称为渗滤阈值。在渗滤区内体系的电阻率急剧下降,表明复合体系内开始形成导电通路。在此区域内,电子从一个炭黑的聚集体跃迁到另一个相邻但非接触的炭黑聚集体而导电,这种导电现象为“隧道效应”2;当炭黑含量进一步增加,高于渗滤区时,导电通路变得密集,体系由炭黑粒子
29、相互接触而导电,体系形成了完整的导电通路,此时,随着炭黑含量的增加,体系电阻率不再有明显变化。21112炭黑性能对复合材料导电性的影响在炭黑填充聚合物复合材料中,导电性主要是由炭黑提供的,炭黑的结构和性能对复合体系的导电性起着重要的作用。由图1可见,填充特导电炭黑的复合体系的电阻率明显低于填充乙炔炭黑的复合体系的电阻率,填充乙炔炭黑的复合体系的电阻率又明显低于填充普通炭黑的复合体系的电阻率。填充量为20%时,特导电炭黑填充的复合体系电阻率为5cm,而乙炔炭黑填充的复合体系的电阻率为3.6104cm,而普通炭黑填充的复合体系仍为绝缘体。而且它们的渗滤阈值也相差很大。特导电炭黑的渗滤阈值为2.5%
30、10%左右,乙炔炭黑的渗滤阈值为15%25%左右,普通炭黑的渗滤阈值为25%45%左右。这是由它们的结构所决定的。由表1中三种炭黑的性能指标可以看出,特导电炭黑粒径小,比表面积大,结构性高,其聚集体呈松散的纤维状结构,将它填充到聚合物中,炭黑粒子相互接触的几率大,只需要较小的含量就可以形成导电通路,表现为渗滤阈值低,复合材料的电阻率小。乙炔炭黑的粒径、比表面积、结构化程度不如特导电炭黑,乙炔炭黑填充复合材料的渗滤阈值和电阻率介于特导电炭黑和普通炭黑之间。普通炭黑的结构化程度最低,粒子间相互接触的几率小,形成导电通路的能量低,其渗滤阈值最大,电阻率最高,导电性最差。从以上的分析可以看出,炭黑填充
31、聚合物复合体系的导电性与炭黑的结构和填充量密切相关,就提高体系的导电性而言,应选择填充具有粒径小、结构高的炭黑,这样复合材料的导电性好,炭黑的填充量少,这对于提高材料的力学性能也是有利的,特导电炭黑、乙炔炭黑可以满足这方面的要求。21113炭黑对复合材料PTC效应的影响1957年Harman发现掺杂钛酸钡的杉在居里温度出现电阻突然增大的现象,他将这一现象命名为正温度系数效应,即PTC (positive temperature coefficient效应。PTC 材料是一类具有正温度系数的热敏电阻材料,在一定的转变温度下,其电阻率迅速增加,发生(半导体绝缘体的转变。近年来,人们发现填充型聚合物
32、导电材料具有PTC 效应,并将其应用于自限温加热器、电流过载保护元件及其它热敏电阻元件,取得了良好的效果。炭黑填充结晶型聚合物导电材料具有PTC效应,这种效应与聚合物基体和导电炭黑的种类、性质及它们之间的相互作用有关36。这里我们研究了炭黑对复合材料PTC效应的影响。图2是三种炭黑填充聚乙烯复合材料的电阻-温度曲线,三种材料均显示出PTC特性,电阻随温度的上升而增加。低温时电阻随温度的上升缓慢增加,在基础树脂熔点附近电阻随温度的变化较大,并且电阻率出现最大值。体系的电阻率随温度的升高出现明显的PTC效应,温度再升高时,电阻率开始下降,出现负温度效应,即N TC效应。随着温度的升高,复合体系中聚
33、合物的形态发生了变化,一方面,随着温度的升高,聚合物的膨胀比炭黑粒子的膨胀大得多,因此,体系中炭黑的浓度相对减少,原来形成的导电通路24炭黑/聚乙烯复合导电材料的性能研究 1特导电炭黑含量10%2乙炔炭黑含量25%3普通炭黑含量40%图2炭黑种类对PTC特性的影响被破坏;另一方面,在炭黑填充结晶型聚合物复合体系中,炭黑是填充在聚合物的无定型区,随着温度的升高,聚合物晶体开始熔化,使无定型相增加,相当于降低了炭黑的浓度,炭黑浓度的改变会引起复合体系电阻率的显著变化,使原来形成的导电通路大量断开,同时,高分子链段的运动导致炭黑粒子间距增大,导电通路断开,导致复合材料的PTC效应。温度超过熔点以后,
34、聚合物处于熔融状态,此时, 炭黑的附聚作用使复合体系的电阻率下降。为了表征PTC效应的强弱,通常将电阻率与温度关系曲线上电阻率的最大值max与室温电阻率RT的比值max/RT定义为PTC 强度。乙炔炭黑填充 HDPE复合材料的PTC强度约为2104。212基础树脂对复合材料电性能的影响炭黑填充聚合物复合体系的电性能不仅与炭黑的结构和性能有关,而且与基体聚合物的性质相关。为了考察基体聚合物对复合体系电性能的影响,我们选择LDPE和HDPE分别制备导电复合材料,并对它们的导电性和PTC特性进行了研究。21211基础树脂对复合材料导电性的影响图3是两种不同基体复合材料的电阻随1LDPE2HDPE图3
35、不同基体复合体系电阻率与炭黑含量关系炭黑含量变化的关系,以LDPE为基体的复合材料的电阻率和渗滤阀高于以HDPE为基体的复合材料。这是由于它们的结晶度不同所造成的,由于炭黑填充在结晶型聚合物的无定型相中,LDPE的结晶度比HDPE低,因此,需要更多的炭黑才能形成导电通路,在相同炭黑含量的情况下,炭黑在HDPE中形成的导电通路比LDPE多。21212基础树脂对复合材料PTC特性的影响1HDPE(乙炔炭黑含量25%2LDPE(乙炔炭黑含量25%图4不同基体的复合材料PTC特性图4是分别以LDPE、HDPE为基体的复合体系的PTC特性曲线,两种材料均具有明显的PTC特性,但它们的PTC特性有较大的差
36、别。以LDPE为基体的导电体系,其2000年12月中国塑料25PTC 强度较低,约为3102,其达到最大电阻率时的温度低,在其熔点附近,约为120;以HDPE 为基体的导电体系,其PTC 强度较高,约为2104,其达到电阻率最大值的温度在其熔点附近,约130。复合体系表现出来的这种PTC 特性是与它们的热性能相关的,表2是LDPE 、表2LDPE 和H DPE 的热性能HD T/V S T /T m /H/J g -1LDPE 5084105.789HDPE85124131.7181注:HD T :热变形温度;V S T :维卡软化点;T m :熔点;H :熔融热焓。HDPE 两种树脂的热性能
37、数据,LDPE 的结晶度低,结晶的熔化对炭黑浓度的影响小,因此其PTC 强度低,同时,LDPE 的熔点、软化点低,分子链段在较低温度下的活动能力比HDPE 强,因此其达到最大电阻率的温度低,低温开关性能好。人们正是利用不同聚合物填充体系的转变温度不同的性质,开发出了适用于不同温度的自控温元件。213 复合材料的伏安特性1连续加压2瞬时加压图5复合体系的伏安特性图5是复合体系的伏安特性,即电压-电流关系特性,复合体系的电流随电压的升高而上升,但电压与电流的关系呈现非欧姆特性,即电流并不是随电压的升高而成比例地增加。瞬时加压可以消除材料本身发热引起电阻变化的影响,可以看出,体系电阻率随电压的升高而
38、减小,电流增大。这是因为导电网络形成后,电子的迁移有两种机制,一是热激活电子的跃迁,另一是电子的隧道效应。前者是低场下电流传导的主要机制,后者是高场下电流传导的主要机制715,因此体系的伏安特性呈现非欧姆特征。另一曲线是连续加压方式下,复合体系的伏安特性,在持续的电场作用下,复合材料内部产生焦耳热,使体系的温度上升,体系的电阻率升高,体系的伏安特性与瞬间加压方式产生偏差。214复合体系的力学性能不同类型炭黑填充聚乙烯复合材料的力学性能见表3、表4、表5,随着炭黑含量的增加,复合材料的拉伸强度增加,而断裂伸长率下降,这是由于炭黑的加入使大分子链形成了更多的交联结构。在上述不同炭黑填充聚乙烯复合材
39、料中,在它们各自的导电范围内,特导电炭黑填充聚乙烯的力学性能最好,其次是乙烯炭黑,普通炭黑比二者都差。表3特导电炭黑填充聚乙烯复合材料的力学性能性能测试值炭黑含量/%5101520拉伸强度/MPa 17.818.419.119.7断裂伸长率/%562550483357表4乙炔炭黑填充聚乙烯复合材料的力学性能性能测试值炭黑含量/%15203040拉伸强度/MPa 16.216.617.217.1断裂伸长率/%580542460380表5普通炭黑填充聚乙烯复合材料的力学性能性能测试值炭黑含量/%20304050拉伸强度/MPa 15.515.816.214.6断裂伸长率/%556532493346
40、3结论(1炭黑/聚乙烯复合材料具有明显的渗滤现象,在渗滤区内,炭黑含量的微小改变会引起休系电阻率的显著变化。炭黑和基础树26炭黑/聚乙烯复合导电材料的性能研究2000 年 12 月 中 国 塑 料 4 Konhler F , US Patent 3243753 27 脂的性能对复合材料的导电性有显著的影 响。 ( 2 炭黑/ 聚乙烯复合材料具有显著的正 温度系数效应 , 这种效应受基础树脂热性能 的影响 。 ( 3 由于存在着不同的导电机制 ,复合材 料呈现非线性伏安特性 。 ( 4 随着炭黑含量的增加 , 炭黑/ 聚乙烯 复合材料的拉伸强度提高 ,断裂伸长率降低 。 参考文献 1 ,等 .
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