自限溫電伴熱帶:(也稱伴熱電纜)是用電阻率正溫度系數(shù)(簡(jiǎn)稱PTC)導(dǎo)電高聚物復(fù)合材料制成的帶狀電加熱裝置,其熱穩(wěn)定性主要反映電伴熱帶在通電情況下,對(duì)外界較高溫度的承受能力。
研究過(guò)聚乙烯/炭黑材料在不同溫度和環(huán)境下老化后PTC性能的變化,但這種小功率的被動(dòng)態(tài)性質(zhì)與通電時(shí)電伴熱帶的實(shí)際情況差別很大。影響電伴熱帶的無(wú)論是物理還是化學(xué)的因素,總是使電阻增加,尚未發(fā)現(xiàn)電阻永久性減小的情況。可以用通電的電伴熱帶在高、低溫區(qū)之間循環(huán)一定次數(shù),并用功率衰減來(lái)判斷熱穩(wěn)定性是否良好。采用電伴熱帶專用的測(cè)試裝置,并利用該裝置對(duì)電伴熱帶的熱穩(wěn)定性及有關(guān)的因素進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明,電伴熱帶的熱穩(wěn)定性用功率衰減來(lái)表示雖有實(shí)用價(jià)值,但并不敏感,所以用電性能的變化進(jìn)行表征,不僅敏感,而且物理意義明確,同時(shí)也不失其實(shí)際意義。
電熱帶熱穩(wěn)定性測(cè)試儀包括:機(jī)械、轉(zhuǎn)動(dòng)控制、控溫和功率測(cè)試及電性能測(cè)試五個(gè)部分。
機(jī)械部分為一圓形金屬托盤(pán),樣品固定在兩只樣品臂(臂長(zhǎng)17cm)上,可繞中心軸正反轉(zhuǎn)動(dòng)。圓盤(pán)上對(duì)稱地分布高低溫區(qū),樣品臂輪流轉(zhuǎn)至二溫區(qū),每次停留6分鐘。高溫區(qū)采取比例控溫,控溫精度為士2 ℃; 低溫區(qū)通自來(lái)水。
通電的電熱帶樣品交替接觸高溫和低溫金屬板,變換2次為一個(gè)循環(huán),樣品貼在低溫板上時(shí)測(cè)量功率
。電源由交流穩(wěn)壓器提供,如不指明則為220V。
分低溫帶:(型號(hào):DXW)和中溫帶(型號(hào):ZXW)兩種不同電伴熱帶試驗(yàn)樣品,電阻突變的溫度也不同,用此特性作為選定高溫區(qū)溫度的依據(jù)。通常DXW和ZXW電伴熱帶的高溫區(qū)溫度分別控制在90℃ 和120℃ 左右。
每次實(shí)驗(yàn)取兩組樣品,每組五支,樣品長(zhǎng)15cm。實(shí)驗(yàn)初期,約10個(gè)循環(huán)測(cè)一次功率,取五支樣品的平均值,測(cè)量五次取總平均值,為起始功率;以后每隔約60個(gè)循環(huán)測(cè)一次,取其平均值,定義功率保持因子“PPR” 為循環(huán)一定次數(shù)后的功率與起始功率之比,把PPR對(duì)循環(huán)次數(shù)作圖得PPR循環(huán)曲線。循環(huán)一定次數(shù)后,停止通電24小時(shí)后測(cè)量樣品的電性質(zhì)。
電熱帶在使用過(guò)程中,導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)逐漸損壞,材料電阻逐漸增加,電熱轉(zhuǎn)換功能逐漸衰退,功率下降至一定程度(通常為起始功率的75%);需要的時(shí)間稱電熱帶的壽命。若將電熱帶置于流動(dòng)的水中,水流加強(qiáng)傳熱,功率較大,便于觀測(cè)。取不同電阻值的電伴熱帶樣品各2米,分別在流動(dòng)水中進(jìn)行壽命實(shí)驗(yàn),另外用于熱穩(wěn)定性測(cè)試,可以看出,電阻值小的在60天內(nèi),功率未見(jiàn)衰減;而電阻值大的25天左右,功率衰減到80%的起始功率,這一變化與熱穩(wěn)定性的結(jié)果表明,電伴熱帶熱穩(wěn)定性好壞是與壽命相互關(guān)聯(lián)的。