【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 mailchensi63@通信地址浙江省富陽(yáng)市高爾夫路166號(hào)自我陳述（經(jīng)歷）自我陳述北京大學(xué)化學(xué)分子與工程學(xué)院與北京大學(xué)工學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)理學(xué)博士。近年來(lái)一直從事甲殼型液晶小分子的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、合成、結(jié)構(gòu)表征，甲殼型液晶高分子的熱性能、液晶相結(jié)構(gòu)，光學(xué)相位補(bǔ)償膜的制備與性質(zhì)研究以及生物醫(yī)用高分子的設(shè)計(jì)合成等課題的研究。主研了兩項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（第一主研）并參與國(guó)家自然科學(xué)基金科學(xué)儀器基金等研究項(xiàng)目。攻讀博士期間，在Macromolecules、Journal of Polymer Science等國(guó)內(nèi)外核心刊物與國(guó)際國(guó)內(nèi)有重要影響力的會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文五篇，其中SCI收錄兩篇均為第一作者；多次參加國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議并發(fā)表論文三篇，其中一篇為大會(huì)口頭報(bào)告。在北京大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間，先后獲得北京大學(xué)“五四獎(jiǎng)學(xué)金”、北京大學(xué)“戴德梁行獎(jiǎng)學(xué)金”，并連年獲得北京大學(xué)“三好學(xué)生”等榮譽(yù)稱號(hào)。第二章 項(xiàng)目技術(shù)方案與創(chuàng)新性一、項(xiàng)目的技術(shù)原理項(xiàng)目的技術(shù)原理本項(xiàng)目產(chǎn)品為地暖用電熱片，由本公司創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的高分子PTC發(fā)熱材料制成的片材，在片材內(nèi)設(shè)置兩個(gè)電極，在上下表面各設(shè)一層絕緣膜層，同時(shí)在片材導(dǎo)線之間設(shè)置貫通片材的凹槽，結(jié)構(gòu)如下圖1所示。當(dāng)金屬導(dǎo)體接通電源后，電流由其中一根導(dǎo)體經(jīng)過(guò)跨接于兩線芯間的PTC材料流到另一根金屬導(dǎo)體，形成回路，并使PTC材料升溫，其電阻也迅速增大。當(dāng)溫度升到設(shè)計(jì)的維持溫度時(shí)，電阻最大，使電流幾乎為零，溫度不再升高。而當(dāng)被加熱體的溫度降低時(shí)，加熱片的電阻也隨之降低，電流逐漸增大，輸出功率增加，加熱片溫度又隨之升高，隨著被加熱體系溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)功率從而保證溫度的穩(wěn)定。 圖自限溫電熱片的結(jié)構(gòu)電阻和能耗與溫度的關(guān)系如圖2 圖自限溫電熱片的能耗電阻與溫度的關(guān)系二、項(xiàng)目國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀項(xiàng)目國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀已往的PTC材料是采用PE或偏氟乙烯等材料單組份作為基材的，由于基材都是單組份基材這樣 PTC材料的發(fā)熱溫度就有單組份的耐受溫度決定，因此一般都在65℃以上，容易產(chǎn)生地板變形的危險(xiǎn)；而且這些組分柔韌性不佳使得制得的產(chǎn)品的硬度較大，會(huì)在安裝時(shí)由于工人的不小心導(dǎo)致斷裂；同時(shí)由于這些PTC材料有很強(qiáng)的NTC效應(yīng)；因此不能滿足地暖安裝的需求。目前已有用自限溫材料制備地暖用伴熱帶的電加熱，這種方法的加熱溫度穩(wěn)定，可以達(dá)到恒溫的效果，但其硬度較大，鋪設(shè)較復(fù)雜，費(fèi)用較大；以上兩種地暖方式與本項(xiàng)目的自限溫電熱片相比，還有占用空間太大、需在房屋建造時(shí)系統(tǒng)施工等缺點(diǎn)。本項(xiàng)目產(chǎn)品是由PTC導(dǎo)電材料和兩根平行的金屬導(dǎo)線（母線）及薄膜構(gòu)成薄片加熱材料，其具有很高的正溫度熱敏電阻特性。其特點(diǎn)是與被加熱體系相互關(guān)聯(lián)，能隨被加熱體系的溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率，自動(dòng)限制加熱溫度。，目前主要用于地板采暖等方面，可直接安裝在需采暖物體表面。三、項(xiàng)目主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn) 項(xiàng)目主要內(nèi)容及技術(shù)路線項(xiàng)目技術(shù)路線描述項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容a、 自限溫發(fā)熱材料的開(kāi)發(fā)通常的PTC材料的發(fā)熱溫度都在65℃以上，但這個(gè)溫度不能滿足地暖的要求，同時(shí)很容易產(chǎn)生NTC現(xiàn)象，我們通過(guò)對(duì)產(chǎn)品基材的改性以及配方的調(diào)整，開(kāi)發(fā)了用EVA和PE共混來(lái)增加產(chǎn)品的柔韌性以及來(lái)降低其發(fā)熱溫度的新基材，來(lái)減少了NTC現(xiàn)象，這就使得PTC材料的壽命得到了增加，使用時(shí)間得到了增長(zhǎng)。在材料開(kāi)發(fā)過(guò)程中主要考慮到以下幾點(diǎn)：材料的熔點(diǎn)溫度及熱穩(wěn)定性。熔點(diǎn)溫度決定電熱片最高可承受的加熱溫度；材料的結(jié)晶度、熔融指數(shù)、熱膨脹系數(shù)等評(píng)價(jià)，這些指標(biāo)直接決定電熱片的電性能，如PTC強(qiáng)度、響應(yīng)時(shí)間等；材料的斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度等評(píng)價(jià)研究，電熱片柔性特性決定于基體材料的斷裂伸長(zhǎng)率和最小彎曲半徑。b、 環(huán)保型長(zhǎng)壽命自限溫電熱片開(kāi)發(fā)本技術(shù)用帶有PTC材料線芯的細(xì)銅絲編織成的網(wǎng)狀導(dǎo)線作為電極材料，在兩根、多種寬度柔性片材。由于導(dǎo)線中的PTC材料可以和片材的PTC材料很好的結(jié)合，從而增加了導(dǎo)線的牢度、增加了產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性和壽命。ＰＴＣ材料等效于無(wú)數(shù)個(gè)并聯(lián)電阻，這些并聯(lián)電阻在通電的情況下就會(huì)產(chǎn)生熱量給地板加熱；但是由于PTC效應(yīng)，隨著溫度的升高，其電阻值會(huì)增大，放熱量會(huì)減少，即維持了系統(tǒng)的溫度恒定，不會(huì)出現(xiàn)溫度過(guò)高的現(xiàn)象，也節(jié)省了用電量、節(jié)約了能源。又因?yàn)檫@樣的片材比較薄，可以直接粘接在地板下層，而不用像其它的地暖材料那樣要在上面覆蓋很厚的保護(hù)層，減少了鋪設(shè)費(fèi)用。在片材的表面用高頻設(shè)備覆膜技術(shù)覆上一層聚氯乙烯膜作為絕緣層，采用覆膜技術(shù)可以做到減少了熱熔膠的使用，并且膜的牢度更佳，成本也得到了相應(yīng)的減少。覆膜的強(qiáng)度和平整度也比普通覆膜機(jī)覆膜的好?，F(xiàn)在在PTC材料上覆膜的產(chǎn)品還很少，我們的覆膜原料和設(shè)備完全靠自主研究開(kāi)發(fā)，克服了以往的膜中含有無(wú)有機(jī)溶劑和易揮發(fā)雜質(zhì)的困難，使膜的性能能夠達(dá)到歐盟的要求，同時(shí)也克服了ＰＴＣ材料不能承受一般覆膜設(shè)備高溫的影響因素。本技術(shù)要在PTC片材上每隔相等距離沖上一定形狀和尺寸的空隙，這個(gè)空隙在PTC片材的熱脹冷縮時(shí)起到了膨脹節(jié)的作用，使得片材不會(huì)發(fā)生裂孔和變形。現(xiàn)在的PTC材料作的都很窄就是沒(méi)有解決熱、冷變化時(shí)變形的情況，我們的技術(shù)將使得PTC材料的應(yīng)用寬度得到很好的增加。并且我們的產(chǎn)品是在３６Ｖ以下的低電壓下工作的，這是現(xiàn)在供暖產(chǎn)品的一個(gè)新的供暖電壓，這樣的電壓使得我們的產(chǎn)品可以不做故障接地裝置而不會(huì)對(duì)人體帶來(lái)傷害，因?yàn)槲覀儜?yīng)用的相對(duì)人體來(lái)說(shuō)是安全的電壓范圍。c、 加工工藝的進(jìn)一步研究 加工工藝的改變：采用高溫密煉工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的雙輥開(kāi)煉等，使導(dǎo)電填料在基體材料中分布更加均勻；基體材料與添加填料的混煉工藝研究：最佳混煉溫度、混煉配比、混煉時(shí)間、以及加料的順序等；擠出工藝的研究：最佳擠出溫度、速度等；電熱片的PTC強(qiáng)度，功率—溫度等性能研究；電熱片的熱穩(wěn)定性，應(yīng)用壽命等評(píng)價(jià)研究；后處理方法對(duì)電性能的影響研究。項(xiàng)目工藝流程：覆 膜混 料擠 出沖 孔檢 測(cè)檢 測(cè)包 裝項(xiàng)目涉及的關(guān)鍵技術(shù)（1）基體材料的篩選和確定。主要考慮以下幾個(gè)方面；l 材料的熔點(diǎn)溫度及熱穩(wěn)定性；l 材料的力學(xué)性能，材料的斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度等評(píng)價(jià)研究；l 材料的結(jié)晶度、熔融指數(shù)等評(píng)價(jià)；（2）采用節(jié)能三層結(jié)構(gòu)（導(dǎo)熱、發(fā)熱、絕熱）以及片材上沖孔的多孔結(jié)構(gòu)增加了片材的使用壽命。（3）除了基體材料的篩選和確定外，開(kāi)發(fā)合理的加工工藝也是自限溫電熱片研制中的關(guān)鍵問(wèn)題。l 加工工藝的改變：采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行批量生產(chǎn)，增加了產(chǎn)品發(fā)熱溫度的均勻性以及性能的穩(wěn)定性；l 基體材料共混工藝研究：最佳混煉溫度、混煉配比、混煉時(shí)間、以及加料的順序等；l 擠出工藝的研究：精確設(shè)定擠出各段（螺桿、換網(wǎng)器、熔體泵、磨具）溫度（各段溫度分別為：130－145℃、150℃、℃、170℃、170℃），保證擠出的發(fā)熱片的電阻穩(wěn)定性，有效避免片材電性能的各向異性，保證發(fā)熱片發(fā)熱均勻；l 電熱片的PTC強(qiáng)度，功率—溫度等性能研究；l 電熱片的熱穩(wěn)定性，應(yīng)用壽命等評(píng)價(jià)研究。項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)項(xiàng)目創(chuàng)新內(nèi)容創(chuàng)新點(diǎn)一：在公司擁有的發(fā)明專利技術(shù)（聚合物正溫度系數(shù)熱敏電阻材料及其制備方法）基礎(chǔ)上再創(chuàng)新，通過(guò)PE、EVA等高分子多元復(fù)合制備了基材，減少了NTC效應(yīng)，即保證了發(fā)熱溫度降低到40℃以下，提高了可靠性。已往的PTC材料是采用PE或偏氟乙烯等材料單組份作為基材的，由于基材都是單組份基材這樣 PTC材料的發(fā)熱溫度就有單組份的耐受溫度決定，因此一般都在65℃以上，容易產(chǎn)生地板變形的危險(xiǎn)；而且這些組分柔韌性不佳使得制得的產(chǎn)品的硬度較大，會(huì)在安裝時(shí)由于工人的不小心導(dǎo)致斷裂；同時(shí)由于這些PTC材料有很強(qiáng)的NTC效應(yīng)；因此不能滿足地暖安裝的需求。我們的PTC材料采用PE、EVA等低聚物共混作為基材。這是由于以下幾點(diǎn)：(1)、對(duì)結(jié)晶度的影響；EVA中VAc對(duì)PE的改性效果顯著，無(wú)論是結(jié)晶度還是密度，均出現(xiàn)急劇的變化。提高EVA含量還導(dǎo)致PE/EVA共混物伸長(zhǎng)率的迅速增加，增加了產(chǎn)品的延伸性。(2)、對(duì)力學(xué)性能的影響；LDPE/EVA共混體系的結(jié)晶度與共混物組成之間呈線性加和關(guān)系并經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，故該共混體系是不相容的。共混物的各項(xiàng)力學(xué)性能均低于它們各自的簡(jiǎn)單加和。LDPE含量為50%時(shí)，共混物的彈性模量為轉(zhuǎn)折點(diǎn)；其量大于50%，彈性模量隨LDPE量的增加而增加的趨勢(shì)更明顯。另一方面，隨著共混物中LDPE量增加，其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率下降，當(dāng)LDPE為25%時(shí)形成最低點(diǎn)。LDPE摻入EVA后成為柔性材料，與LDPE塑料相比，具有模量低、柔軟、壓縮畸變性能良好的特點(diǎn)。（3）、由于EVA的熔融溫度較低這樣制得的PTC材料的表面溫度對(duì)相應(yīng)的較低，通過(guò)配方的調(diào)整可以使其表面溫度低于40℃。同時(shí)我們通過(guò)配方的調(diào)整后產(chǎn)品的NTC效應(yīng)也基本消除了。（如圖3）調(diào)整配方前的NTC效應(yīng)圖 調(diào)整配方后的NTC效應(yīng)圖圖NTC現(xiàn)象前后對(duì)比圖這樣我們的PTC材料的使用壽命也得到了很好的提高。因此我們的PTC材料是完全可以滿足地暖應(yīng)用的需要的。創(chuàng)新點(diǎn)二：自行開(kāi)發(fā)了地暖用長(zhǎng)壽命自限溫電熱片的制造工藝，特別是在原材料的預(yù)處理、導(dǎo)線的處理以及PTC包覆等方面均有獨(dú)特的制造技術(shù)，提高了電熱片的穩(wěn)定性和使用壽命。加工成型工藝也是影響復(fù)合材料導(dǎo)電性能的關(guān)鍵性因素。由于高分子材料本身對(duì)溫度、壓力、剪切速率及受熱時(shí)間等因素十分敏感，在加工過(guò)程中化學(xué)變化(降解，交聯(lián)等)和物理變化(如結(jié)晶，取向等)，都引起復(fù)合材料性能的改變，加工方法和工藝條件將直接影響材料性能的優(yōu)劣。因此選擇合適的加工成型工藝，建立和完善CB粒子在聚合物基體中空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)于抑制或消除NTC效應(yīng)（如圖一），提高材料的導(dǎo)電性能是十分必要的。本公司針對(duì)目前國(guó)內(nèi)ＰＴＣ產(chǎn)品普遍存在的發(fā)熱不均、局部過(guò)熱、啟動(dòng)電流大等問(wèn)題，本項(xiàng)目產(chǎn)品采取以下工藝創(chuàng)新：對(duì)原材料進(jìn)行預(yù)處理：對(duì)導(dǎo)電炭黑的化學(xué)包覆處理，改善碳黑在聚合物基體中的分布，提高導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性及一致性；同時(shí)對(duì)包覆膜材料也進(jìn)行了改性，即在片材的上層絕緣層中加入氮化鋁，使得片材的上下絕緣層有不同的傳熱系數(shù)。導(dǎo)線的處理：用在ＰＴＣ材料拉制的細(xì)線外面編織細(xì)銅絲的導(dǎo)線做為電極，這樣在經(jīng)過(guò)擠出成型和壓延輥冷卻定型后，可以有效的增加導(dǎo)線與片材的結(jié)合力，有效降低線芯與PTC材料的接觸電阻，避免由此產(chǎn)生的發(fā)熱片局部熱點(diǎn)，進(jìn)一步減少了NTC效應(yīng)的發(fā)生，增加了發(fā)熱片的使用壽命。 片材成型加工工藝：首次采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行批量生產(chǎn)，增加了產(chǎn)品發(fā)熱溫度的均勻性以及性能的穩(wěn)定性；精確設(shè)定擠出各段（螺桿、換網(wǎng)器、熔體泵、磨具）溫度（各段溫度分別為：130－145℃、150℃、170℃、170℃），保證擠出的發(fā)熱片的電阻穩(wěn)定性，有效避免片材電性能的各向異性，保證發(fā)熱片發(fā)熱均勻，并且要嚴(yán)格控制三輥的冷卻溫度在３５℃以內(nèi)，同時(shí)在過(guò)渡輥上采用具有中高效果的中高輥，這樣可以保證產(chǎn)品的平整度，進(jìn)而控制產(chǎn)品的外觀以及內(nèi)應(yīng)力，制得良好的產(chǎn)品。覆膜工藝的改進(jìn)：PTC材料是一種對(duì)溫度敏感的材料，這樣就對(duì)其絕緣層的處理上增加了難度，以往的PTC材料都是寬度很小的線狀體，這樣可以通過(guò)擠出護(hù)套的形式來(lái)制備絕緣層，但是這樣的生產(chǎn)方法不能滿足我們生產(chǎn)片材的需要。因?yàn)槲覀兊钠牡膶挾容^大，柔韌性較好，這樣在擠出護(hù)套的過(guò)程中由于護(hù)套的收縮和擠出時(shí)間的增長(zhǎng)就會(huì)導(dǎo)致片材的變形。其他的覆膜工藝也存在著這樣的問(wèn)題。我們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)用環(huán)保聚氯乙烯作為護(hù)套通過(guò)高頻熱壓處理可以解決這些問(wèn)題，因?yàn)镻VC可以通過(guò)高頻產(chǎn)生的熱量來(lái)接合，這樣就可以通過(guò)相應(yīng)的模具來(lái)給片材需要絕緣的地方進(jìn)行熱合，而不用使整個(gè)片材被加熱了，片材也就不會(huì)變形了。創(chuàng)新點(diǎn)三：采用節(jié)能三層結(jié)構(gòu)（導(dǎo)熱、發(fā)熱、絕熱）以及片材上沖孔的多孔結(jié)構(gòu)增加了片材的使用壽命。本產(chǎn)品采用三層結(jié)構(gòu)即在片材的上表面用加入了氮化鋁或碳化鋁的進(jìn)行改性的PVC作為上熱導(dǎo)熱絕緣膜，下層采用普通的PVC膜作為絕緣材料。（傳熱效果如圖4，藍(lán)線（系列一）是用普通膜作為絕緣層的升溫曲線，紅線（系列二）是采用加入了氮化鋁的PVC膜作為絕緣膜的升溫曲線。由上可知加熱氮化鋁可以很好的增加傳熱效率，減少能量損失，做到真正的節(jié)能。圖普通PVC膜與改性PVC膜的升溫曲線對(duì)比通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用我們發(fā)現(xiàn)：整片的不帶孔隙的發(fā)熱片，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的冷熱交替變化會(huì)出現(xiàn)一些細(xì)小的裂痕，而且片材也不夠平整，發(fā)熱溫度也不是很均勻。我們通過(guò)多次試驗(yàn)來(lái)改良產(chǎn)品，最后我們發(fā)現(xiàn)采用在片材表面沖上一定間距的孔可以很好的改良產(chǎn)品，因?yàn)檫@些孔隙不僅可以很好的釋放片材生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使得片材很平整；而且孔隙還可以使得片材的發(fā)熱不為得到了規(guī)劃，發(fā)熱更加均勻不容易產(chǎn)生局部過(guò)熱現(xiàn)象，同時(shí)這些孔隙在冷熱交替過(guò)程中起到了膨脹節(jié)的作用，可以減少由于冷熱交替對(duì)片材表面的傷害。通過(guò)以上改進(jìn)我們的片材更加適合地暖的應(yīng)用，壽命也更加長(zhǎng)久。預(yù)計(jì)項(xiàng)目完成時(shí)達(dá)到的關(guān)鍵技術(shù)及技術(shù)指標(biāo)預(yù)計(jì)項(xiàng)目完成時(shí)達(dá)到的關(guān)鍵技術(shù)及技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目完成時(shí)達(dá)到的關(guān)鍵技術(shù)（1）完成基體材料的篩選和確定。（2）確定最佳節(jié)能三層結(jié)構(gòu)（導(dǎo)熱、發(fā)熱、絕熱）。（3）完善加工工藝參數(shù)。項(xiàng)目完成時(shí)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo) 自限溫電熱片類型PTC半導(dǎo)體聚乙烯尺寸寬度：7cm35cm厚度：長(zhǎng)度：在允許長(zhǎng)度內(nèi)可據(jù)需要切割，最大成卷運(yùn)輸長(zhǎng)度55m輸出功率10W/m至150W/m溫度20℃使用電壓小于或等于V，AC或DC導(dǎo)線鍍錫銅導(dǎo)線扁平編織層絕緣護(hù)套最小彎曲半徑℃最高承受溫度80℃項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)類型、標(biāo)準(zhǔn)名稱項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)類型、標(biāo)準(zhǔn)名稱《自限溫伴熱帶》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T19835—2005）（由本公司負(fù)責(zé)起草，并于2006年2月正式實(shí)施）。同時(shí)2008年11月開(kāi)始實(shí)施自限溫電熱片企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（Q/HHY08052008）。通過(guò)本項(xiàng)目實(shí)施，企業(yè)新獲得的相關(guān)證書(shū)情況通過(guò)本項(xiàng)目實(shí)施，企業(yè)新獲得的相關(guān)證書(shū)情況質(zhì)量認(rèn)證體系證書(shū)已通過(guò)國(guó)家相關(guān)行業(yè)許可證不需要專利證書(shū)已獲得兩項(xiàng)