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导电塑料与压力关系
2008-08-06 23:01

研究炭黑填充聚偏二氟乙烯导电塑料在健用环境压力变化时电阻率的变化规律。研究结果表明,当环境压力在01l2胁变化时,塑料基体与填料炭黑同时发生弹性变形,对炭黑导电链影响不太,电阻率较稳定,这种导电塑料可以在压力有较大变化的环境下使用。

我们选用结晶度较高的PVDF,调整高导电炭黑与高耐磨炭黑呈适当比例,制得电阻温度系数较大的热敏塑料,并在0112 MPa范围内测试了压力与电阻率的变化关系。结果表明,该导电塑料的电阻率在0112 MPa范围内呈线性变化,且变化在4% 以内,可以在石油油井等有围压环境条件下使用。

从所得发热线芯试样截取1m,用氟塑料缠绕绝缘,放人自制的拟井筒围压装置,用导线将发热线芯的两导线接出,作为测量电阻、电压、电流的电极拟井筒围压装置中充满变压器油后.再用压力表校验器向其充油,使其油压从0.1 MPa逐渐升高至12MPa,同时测量记录压力每升高lMPa时的电阻,然后再使压力从12 MPa逐渐降低到0.1 MPa,测量相应压力下的电阻 如此多次重复升降压,观测其测试数据重复性,其结果见表1

l 低电压下围压与电阻的变化关系

由表1可看出,压力从0.1MPa升至12MPa过程中,伴热电缆的电阻呈线性降低,在常压下电阻为1320Ω.在12MPa下电阻减至1266Ω,变化了54Ω,变化率为4% ;当压力由12 MPa降低到0.1MPa过程中,电阻又从1266Ω增加到1320Ω。多次加压实验证明,循环加压中电阻均在上述范围内重复变化。

塑料的压缩系数大于炭黑的压缩系数,当导电塑料受压后,塑料基体收缩,其内部形成导电链路的炭黑粒子也收缩,但炭黑的收缩量较塑料基体小,因此使塑料内部压力增大,炭黑粒子间的接触压力增大,所以塑料受压后炭黑本身的电阻率下降,炭黑粒子间接触电阻也减小,使导电塑料的电阻率下降。当压力降低后,塑料基体膨胀,其内部将出现与受压时相反的变化,电阻率增大。


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