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导波雷达液位计电流保护元件的电性能分析
关键字:雷达物位计;雷达液位计;雷达料位计    日期:2015-6-25
导波雷达液位计电流保护元件的电性能分析 填充型聚合物基导电复合材料在正常温度下可维持在低导波雷达液位计电阻状态,当温度升高到某一临界温度时,其导波雷达液位计电阻发生突变,转变为高导波雷达液位计电阻状态。因此可把填充型聚合物基导电复合材料连接到电路中,作为电流保护元件的材料,此类材料已被广泛应用于移动终端,如智能手机、平板电脑、笔记本电脑锂电池的过电流保护。 聚合物基导电复合材料一般由结晶性聚合物和导电填料复合而成,导电填料宏观上均匀分布于结晶性聚合物中。目前使用最普遍的导电填料有碳黑、金属粉或陶瓷粉。碳黑填充的导电复合材料受碳黑本身的导电能力和可加工性能的限制,很难达到如 0.1Ω.cm 的体积导波雷达液位计电阻率。金属粉具有优良的导电性能,但金属粉容易被氧化而使过电流保护元件的导波雷达液位计电阻升高,为防止金属粉被氧化而采用的包封结构工艺复杂,加工困难,限制了过电流保元件朝小型化方向发展。陶瓷粉具有优异的导电性能和抗氧化能力,由其制备的过电流保护元件无需采用包封工艺,因此结构简单,加工方便,可制备出低阻小型化的过电流保 护元件。本文主要研究以陶瓷粉填充聚合物导电复合材料的导电性能、导波雷达液位计电阻温度特性、耐电流电压特性和环境性能。 1 实验部分 1.1 原材料 HDPE( 高密度聚乙烯) ,牌号 5000S,中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司生产,熔融指数为0.9 g /10 min,密度为 0.954 g /cm3。碳化钛 ( TiC) ,灰色粉末,密度为 4.93 g/cm3,导热系数( 20 ℃) 为0.058 cal.( cm.s.℃)-1,导波雷达液位计电阻率为22×10-6Ω.cm。氮化钛( TiN) ,淡黄色粉末,密度为 5.2 g/ cm3,导热系数( 20 ℃) 为 0.046 cal.( cm.s.℃)-1,导波雷达液位计电阻率为25×10-6Ω.cm。二硼化钛 ( TiB2) ,灰色粉末,密度为 4. 45 g/cm3,导热系数 ( 20 ℃) 为 0. 058 cal.( cm.s.℃)-1,导波雷达液位计电阻率为14×10-6Ω.cm。二硅化钼( Mo-Si2) ,灰色粉末,密度为6.3 g/cm3,导热系数( 20 ℃) 为0.07 cal. ( cm.s.℃ )-1,导波雷达液位计电阻率为 21×10-6Ω.cm。碳化钛-碳化钨 ( TiC-WC) ,灰色粉末,密度为 11.5 g/cm3,导热系数( 20 ℃) 为 0.066 cal.( cm.s.℃)-1,导波雷达液位计电阻率为 25×10-6Ω.cm。 1.2 样品制作 将 HDPE、陶瓷粉按一定的比例投入到 XSS-300型转矩流变仪中,在180 ℃、40 r/min 条件下熔融混合20 min,将熔融混合好的导电复合材料通过开炼机压延,得到厚度为0.20~0.25 mm 的聚合物基导电复合材料层,然后通过热压合的方法使导电复合材料层和置 于导电复合材料层上下表面的金属电极片紧密结合在一起。热压合的温度为 180 ℃,压力为 12 MPa,热压时间为10 min; 然后在冷压机上以 12 MPa 的压力冷压8 min,将压合好的芯片冲切成 3 mm×4 mm 的单个元件; 最后通过回流焊接将两个金属引脚连接在两个金 属电极片表面,形成一过电流保护元件。 1.3 测试与表征 导波雷达液位计电阻的测试: ZY9967 型数字直流导波雷达液位计电阻测试仪测试过电流保护元件的导波雷达液位计电阻。导波雷达液位计电阻-温度特性测试: 将样品置于温度程序控制仪控制的导波雷达液位计电阻-温度特性测试箱中以一定速率升温,升温 速率为1 ℃/min,同时自动采集测试样品的导波雷达液位计电阻值。耐电流电压测试: 热敏导波雷达液位计电阻耐流试验仪测试过电流保护元件的耐电流性能,热敏导波雷达液位计电阻耐压试验仪测试过电流保护元件的耐电压性能。环境性能测试: 使用环境试验箱测试过电流保护元件的环境性能。扫描电子显微分析( SEM) : 将样品用液氮脆断后,用日立公司 S-4800 型扫描电子显微镜观察断面形貌。
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