提示：聚偏二氟乙烯（PVDF）是结晶性塑料，具有较好的耐热性，在PVDF中填充适当的炭黑等导电助剂，可在塑料基体中形成导电链路，使塑料M现导电性，因为塑料热胀系数大于炭黑的热胀系数，当温度升高时，塑料基
聚偏二氟乙烯（PVDF）是结晶性塑料，具有较好的耐热性，在PVDF中填充适当的炭黑等导电助剂，可在塑料基体中形成导电链路，使塑料M现导电性，因为塑料热胀系数大于炭黑的热胀系数，当温度升高时，塑料基体膨胀使内部导电助剂的导电链路部分断开，使导电塑料的电阻率升高而呈现热敏性，且热敏性强弱随基体塑料和填充的导电助剂性能不同而不同。
使用具有热敏性的导电塑料作为发热体，可以制成各种形状和用途的自控温电热产品，如自控温伴热电缆、自控温电暖气等，前者广泛应用于石油、化工等需要管道伴热的行业。当自控温伴热电缆用于油井时，敷设在井筒环空或空心抽油杆中，其性能会受到环境压力的影响。这种伴热电缆下人深度一般为1000m，受到的最大压力约为10MPa，因为塑料基体的压缩系数与导电助剂炭黑的压缩系数不间，当环境压力变化时，其内部导电链路可能会发生变化，如果由此造成的电阻率变化较大，会影响其在环境压力变化的情况下使用，因此，在研制这种导电塑料的同时，应检测其电阻率随压力的变化，以优选出热敏性好，电阻率随环境压力变化小的导电塑料。
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0.112MPa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0.1~12MPa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。
1实验部分1.1主要原材料高导电炭黑：HG-1B，山东淄博华光化工厂；高耐磨炭黑：N330，山东青州第二化工厂。
1.2实验设备和仪器35，同向旋转，上海化工机械四厂；-65，渐变螺杆，长径比为25：1，山东塑料橡胶机械总厂；~12MPa静水压，自制；-60，测量范围。1~60MPa，河北沧州市试验机厂。
1.3试样制备将高导电炭黑和高耐磨炭黑按5：4的比例混合，制成混合炭黑；将PVDF和混合炭黑分别装人双螺杆挤出机的两个喂料斗中，按91：9的比例喂料，共混造粒。将所得粒料用单螺杆挤出机挤出，经电缆机头拉制成形似电视扁平馈线的伴热电缆发热线芯，其横截面尺寸为11.8mmx2.6mm，两平行铜导线中心距为9mnu1.4性能测试压力用压力表校验器打压，并用其测压。
2结果与讨论2.1低电压下电阻率与压力的变化关系从所得发热线芯试样截取1in，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0.1MPa逐渐升高至12MPa.同时测量记录压力每升高IMPa时的电阻，然后再使压力从2MPa逐渐降低到0.1MPa，测量相试数据重复性，其结果见表1.应压力下的电阻。如此多次重复升降压，观测其测由表1可看出，压力从0.IMPa升至12MPa过表1低电压下围压与电阻的变化关系压力/MPa巧iH电阻/n（升压）电阻/fi（降压）程中，伴热电缆的电阻呈线性降低，在常压下电阻为1320Q，在12MPa下电阻减至1266a变化了变化率为4%；当压力由12MPa降低到0.1MPa过程中，电阻又从1266n增加到13200.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。
在电压不变的情况下，功率与电阻成反比，电阻减小使功率变大，因此在井筒有围压条件下伴热电缆的功率将增大。
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，电阻率增大采用结晶性塑料作为基体，具有记忆功能，重复循环加压，塑料内部将重复出现类似的变化，结晶度越高，重复性越好。
我们研制的导电塑料电阻率在0.1围内只有4%的变化，相应的功率变化不大，所以可以在有围压环境条件下使用。
2.250V和100V电压下电阻率与压力的变化关系导电塑料的导电机理决定了其伏安特性是非线性的。导电塑料伏安特性是一个需要深人研究的课题。伴热电缆是在100V以上电压下工作的，因此，其功率与围压的变化关系应在其工作电压下研究，但是，自控温伴热电缆是热敏的，电压较高时通电将使导电塑料发热，电阻率随温度而变化，准确测量电阻率与围压的关系有一定难度，为此，测试了50V和100V电压下功率与围压的变化关系，以此来说明其100V以上时的情况，测试时围压升降压速度为5MPa/min，结果见表2和表3.表250v电压下功率与围压的变化关系功率/W（升压）功率（降压）表3100V电压下功率与围压的变化关系项目压力/MPa功率/W（歼fi）功率/w（降压〉由表2可看出，随着围压的升高，伴热电缆的发热功率增大，常压时为2.55W，而12MPa时则为2.70W，功率随围压呈线性增加；降压时由于通电加热，使电缆温度略有升高，造成功率减小，所以在相应压力时功率比升压时的功率减小，：为了消除温度造成的影响，降压时的部分数据是断电待其冷却后补测的。
由表3可看出，其规律与表2―样，由于电压为100V，电缆的发热功率已达10.81W，所以其通电发热造成的影响更加明显，从0.1MPa升至8MPa过程中，功率是逐渐增大的，到9MPa时，由于温度升高造成的影响起作用，使功率反而降低；断电降低导电塑料和变压器油温度后测试10，11MPa时的功率表明，10MPa时的功率又高于9MPa时的功率，而压力达到11MPa时，因导电塑料的温度又有所升高，致使其功率比10MPa时减小，再次断电降温后测试12MPa时的功率，功率则随压力升高而增大。
2.3导电塑料的应用用制备试样的工艺，生产了伴热电缆发热线芯，并经挤包绝缘层、护套层等工序，制成用于稠油油井井筒伴热的电缆，并在胜利油田某油井中进行了试用。该伴热电缆总长970m，实际下入深度950m，油井静液面深320m，也就是电缆下人油液面630m，电缆最下端承受约6MPa的压力。油井作业施工完成后在地面对电缆整体绝缘性和发热线芯的电阻进行了测量，其结果与在车间里测试的结果相似；给电缆通380V电压后测试电流，并计算出发热功率为26.7kW，与设计功率相符。由此应用情况表明，发热线芯的导电塑料在6MPa环境压力下电阻率变化规律与实验室研究结果相同。
3结论（1）在0.112MPa围压范围内，由于塑料基体与炭黑的压缩系数不同，致使导电塑料的电阻率随围压升高而呈线性减小。
塑料的电阻率有4%的变化。
用结晶度较高的塑料作为导电塑料基体，其在围压变化的情况下电阻率重复性较好。
用所研制的伴热电缆发热线芯生产的电缆，经在油井下试用，效果良好。
