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程控通信机房制图与概预算毕业设计

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'程控通信机房制图与概预算摘要随着计算机技术的发展,计算机辅助设计在机械、航空、电子、汽车、船舶、建筑、轻工业等领域得到了广泛的应用。AutoCAD作为一款优秀的CAD图形设计软件,应用之广泛已经远远超过了其他同类软件。计算机作为新的图形媒介,其最大的魅力在于可以真正实现图形的修改、存储和传输等,并且交流方便,而诸多的图形绘制、处理、修改软件也为计算机作图提供了技术上的支持。现在用得比较多的各类专业处理软件,如AutoCAD、Photoshop、Protel、ACDSee等,已经能让人们随心所欲的实现自己作图的想法。其中AutoCAD作为一款通用软件,它功能强大,应用范围广,操作灵活方便,并且具有结构开放性好,汉化较为完善等特点,在国内设计行业的应用非常普遍。AutoCAD讲述建筑工程图纸的设计与绘制等知识,使读者在最短时间内具备软件的操作能力和专业图形的绘制能力讲述了软件的操作界面及其相关的操作技能.工程图中常用绘图工具和修改工具的操作方法、图块、图层以及设计中心等高级制图工具的典型应用.工程图中文字、尺寸的标注技法,工程图纸的打印输出技巧。同时和AutoCAD制图软件紧密相连的另一软件也得到广泛应用,即概预算软件。概预算主要讲解建筑工程概运算中遇到的问题及解决方法。很多复杂的工程造价计算都可以通过概运算软件简单的计算出。我们根据制作的设计图,或者实地考察图,标出相应的尺度。再查阅有关概预算的资料就可以对我们将要设计的东西做出相应的预算。关键字:AutoCAD图形设计软件;概预算软件 目录一.AutoCAD简介11.什么是AutoCAD12.AutoCAD的特点13.AutoCAD全球发展趋势1(1).CAD技术的发展趋势1(2).CAD技术研究开发热点2(3).计算机支持的协同设计3(4).海量信息存储、管理和检索3(5).设计法研究及其相关问题3(6).支持设计创新4二.概预算41.什么是概预算4(1)设计预算4(2)主要作用4三.概预算条件和材料41.已知条件42.统计工程量53施工图预算编制6(1)预算编制说明6(2)预算表格6四.概预算电子表格7五.谢辞13六.参考文献13七附录AutoCAD制图14 一.AutoCAD简介1.什么是AutoCADAutoCAD是自动计算机辅助设计软件。是由美国Autodesk公司为计算机上应用CAD技术而开发的绘图程序软件包,现已经成为国际上广为流行的绘图工具。.dwg文件格式成为二维绘图的事实标准格式。CAD(ComputerAidedDesign)的含义是指计算机辅助设计,是计算机技术的一个重要的应用领域。AutoCAD则是美国Autodesk企业开发的一个交互式绘图软件,是用于二维及三维设计、绘图的系统工具,用户可以使用它来创建、浏览、管理、打印、输出、共享及准确复用富含信息的设计图形。2.AutoCAD的特点(一)具有完善的图形绘制功能。(二)具有强大的图形编辑功能。(三)可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。(四)可以进行多种图形格式的转换,具有较强的数据交换能力。(五)支持多种硬件设备。(六)支持多种操作平台。(七)具有通用性、易用性,适用于各类用户。3.AutoCAD全球发展趋势(1).CAD技术的发展趋势CAD技术作为成熟的普及技术已在企业中广泛应用,并已成为企业的现实生产力。围绕企业创新设计能力的提高和网络计算环境的普及,CAD技术的发展趋势主要围绕在标准化、开放式、集成化、智能化四方面。1).标准化CAD软件一般应集成在一个异构的工作平台之上,为了支持异构跨平台的环境,就要求它应是一个开放的系统,这里主要是靠标准化技术来解决这个问题。目前标准有两大类:一是公用标准,主要来自国家或国际标准制定单位;另一是市场标准,或行业标准,属私有性质。前者注重标准的开放性和所采用技术的先进性,而后者以市场为导向,注重考虑有效性和经济利益。后者容易导致垄断和无谓的标准战。通过总结这个领域几十年标准化工作的经验,不少标准化专家已认识到存在的问题,这已经成为进一步制定标准的障碍。因此提出应对传统的标准化工作进行革新。有专家建议标准革新的目标是公用标准应变成工业标准,也就是说革新后仍应以公用标准为基础,不过要从工业标准中吸收其注重经济利益和效率的优点。另外,也有人提出现在制定标准的单位很多,但是标准制定过程却没有标准,这也是标准革新过程中值得考虑的问题。这些观点对我国制定CAD标准也许有所启迪。2).开放性17 CAD系统目前广泛建立在开放式操作系统窗口95/98/NT和UNIX平台上,在JavaLINUX平台上也有CAD产品,此外CAD系统都为最终用户提供二次开发环境,甚至这类环境可开发其内核源码,使用户可定制自已的CAD系统。1).集成化CAD技术的集成化体现在三个层次上:其一是广义CAD功能CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP经过多种集成形式成为企业一体化解决方案,推动企业信息化进程。目前创新设计能力(CAD)与现代企业管理能力(ERP、PDM)的集成,已成为企业信息化的重点;其二,是将CAD技术能采用的算法,甚至功能模块或系统,做成专用芯片,以提高CAD系统的效率;其三是CAD基于网络计算环境实现异地、异构系统在企业间的集成。应运而生的虚拟设计、虚拟制造、虚拟企业就是该集成层次上的应用。2).智能化设计是一个含有高度智能的人类创造性活动领域,智能CAD是CAD发展的必然方向。从人类认识和思维的模型来看,现有的人工智能技术对模拟人类的思维活动(包括形象思维、抽象思维和创造性思维等多种形式)往往是束手无策的。因此,智能CAD不仅仅是简单地将现有的智能技术与CAD技术相结合,更要深入研究人类设计的思维模型,并用信息技术来表达和模拟它。这样不仅会产生高效的CAD系统,而且必将为人工智能领域提供新的理论和方法。CAD的这个发展趋势,将对信息科学的发展产生深刻的影响。(2).CAD技术研究开发热点1).计算机辅助概念设计概念设计的过程主要是评价和决策的过程,它涉及到产品功能、动作和结构等因素,它对产品的价格性能、可靠性、安全性等等起决定性的影响作用。正因为应考虑的因素和目标是多方面的。因此评价和决策过程是一个很复杂的,难度很大的过程。目前计算机辅助概念设计的方法可分为两大类:即自动生成方案和交互生成方案。当然,应用时这两种方法可以混合使用。2).自动生成方案目前主要采用人工智能技术。为了使计算机有效地支持概念设计活动,需要解决两大难题。即建模问题和推理问题:A.前者是对产品的功能、动作和结构诸因素之间相互影响的复杂关系进行建模或表达。例如汽锅的蒸汽阀门,基功能是防止汽锅爆炸,它的动作是当检测到一定的压力差时,它会自动打开,而其结构是所用的实际构件的布局及其连接关系,建模的结果提供推理用;B.而推理问题实际上就是生成和选择合适的方案。3).交互技术生成方案由于概念设计的复杂性,自动地生成合适的方案是很困难的。在自动生成和选比方案尚未成熟之前,交互技术是重要手段。在概念设计阶段可充分利用多媒体技术,如包括有效的信息搜索技术,以便在网上可查到大量对概念设计有用的设计例子。又如研究协同概念设计技术,使群体成员易于参与概念设计,并作出积极的贡献。17 (3).计算机支持的协同设计计算机支持的协同设计是计算机支持的协同工作(CSCW)技术在设计领域的一种应用。用于支持设计群体成员交流设计思想、讲讨论设计结果、发现成员间接口的矛盾和冲突,及时地加以协调和解决,减少以至避免设计的反复,从而进一步提高设计工作的效率和质量。协同设计倍受人们的关注,已有不少原型系统,也有一些产品已在市场上出售了。已有工作中,有些属基础性工作,如建模、系统结构、适用于CSCW的支撑环境等等。但从建立实用协同设计系统的角度来说,主要面临如下三大问题:1).群体成员间多媒体信息传输目前在局域网上通讯方法已较成熟,但在远程网上,交换数据时,异步传输,现有网络平台问题不大,但实时交换数据问题较多。首要的是传输媒体的选择问题,目前多数研究是集中在公用网Internet和Intranet上。但商品开发上更多考虑专用线。从实用效果来说,公用网效果较差,而专用线虽然效果好些,但价格太高。2).异构平台参与协同设计的成员是分散在各地,且设备条件多种多样。因此,实用的协同设计系统必须能在异构环境中运行,包括数据传输、工具集成,还有跨平台的交互界面,这主要依靠标准化工作来解决异构环境问题。3).人--人交互应该说支持设计群体人员间的人--人交互是协同设计的核心问题之一,特别是目前自动发现矛盾和冲突,并进行自动协同和解决的技术还不成熟,因此人--人交互的手段尢为重要。目前讨论设计结果主要是依靠应用共享这一工具,这一工具能够达到一人对一个CAD工具进行操作,其它成员均能在自已的终端上看到操作过程和结果。这个工具也可以和电子会议系统集成,用语音等工具进行讨论,但应用共享最大的问题在于对于没有源程序的CAD工具,一个时刻只允许一个人操作,其它人希望操作必须事先申请,获准并在当前操作者退出后方可操作,故很不方便,成员间不能直接互操作,这是需要进一步解决的问题。(4).海量信息存储、管理和检索CAD系统处理的信息愈来愈多,而且是多媒体信息。尽管磁盘容量增长速度很快,但仍远不能满足信息量快速增长的需求。海量信息的存储、管理和快速检索已成为世人瞩目的问题。这除了依靠硬件来解决问题外,DBMS是一重要技术,实践证明,传统的关系数据库管理系统EDBMS已难已适应要求而采用面向对象和关系相结合的模型可能是个过渡的解决方案。(5).设计法研究及其相关问题现在已出现许多设计流程法。过去常用的是自顶向下、自底向上的自然可行方法,但这种方法只适用于详细设计阶段。现在为了支持整个设计工作,设计法的研究重点应17 在支持概念设计方法和协同设计方法之上。目前企业的组织基本上是一种很严谨的层次结构组织,在这种组织内民主有限,虽然它可防止出现人多嘴杂和无休止争论的现象,但它又束缚着人们聪明才智的充分发挥。(6).支持设计创新创新是产品设计的灵魂,如何利用计算机来支持创新,这是个新的课题。目前只能提供一种启迪方法,如存入大量多媒体设计数据,并通过网络方便地供设计人员查询,从而可能引导出意想不到的富有创新的设计。二.概预算1.什么是概预算概预算是指初步设计概算与施工图设计预算的统称,其实质上是工程造价的预期价格。概预算控制实质就是控制工程造价的预期价格,在满足功能的前提下,追求投入最少,产出最大的效果—即所谓的概预算控制。工程概预算是指在工程建设过程中,根据不同设计阶段的设计文件的具体内容和有关定额、指标及取费标准,预先计算和确定建设项目的全部工程费用的技术经济文件。(1)设计预算设计预算是在初步设计或扩大初步设计阶段,由设计单位根据初步设计或扩大初步设计图纸,预算定额、指标,工程量计算规则,材料、设备的预算单价,建设主管部门颁发的有关费用定额或取费标准等资料预先计算工程从筹建至竣工验收交付使用全过程建设费用经济文件。简言之,即计算建设项目总费用。  (2)主要作用①国家确定和控制基本建设总投资的依据;  ②确定工程投资的最高限额;  ③工程承包、招标的依据;  ④核定贷款额度的依据;  ⑤考核分析设计方案经济合理性的依据三.概预算条件和材料1.已知条件(一)本工程为程控交换机通信机房50用户的程控交换设备。本设计为交换设备安装单项工程一阶段设计。17 (二)施工企业距离施工现场40km。(三)施工用水电蒸汽费1000元。(四)工程前期投资估算额为1100万元。(五)勘察设计费按合同计算为150000.00元。(六)建设工程监理费按1200000元计取。(七)需要安装的设备原属距离按1700km计取,不安装的设备运输距离按500km计取,主要材料运输距离按100km计取。(八)设备价格表、主要材料价格如下。(九)本工程不计取“已完工程及设备保护费”、“建设用地及综合赔补费”、“可行性研究费”、“研究实验费”、“环境影响评价费”、“劳动安全卫生评价费”、“工程质量监督费”、“工程定额测定费”、“工程保险费”、“工程招标代理费”、“建设期利息”。设备购置价格表序号名称规格型号单位单价(元)1交换设备硬件套80000002数字分配架2200*600*600架150003光纤分配架2200*600*601架180004总配线架JPX234型6002回线架9000主要材料价格表序号名称规格型号单位单价(元)1局用音频电缆32芯m102局用音频电缆128芯m153光纤SC/PC-FC/PC(25m)条3504数据电缆(网线)UPT-5双绞线m85电缆走线架600mmm3002.统计工程量(一)安装程控交换机设备:1架。(二)安装落地式总配线架(6000回线一下):1架。(三)安装电缆走线架:41.8m。(四)放绑局用音频电缆(24芯以上):10.25(百米条)。(五)放绑数据电缆(10芯以下):0.47(百米条)。(六)编扎、焊(绕卡)接局用音频电缆(32芯以下):50条。放绑局用音频电缆(24芯以下):1(百米条)。主要材料统计表序号项目名称主规格型号单位数量17 1安装总分配架(6000回线)槽钢43*80*43*5kg1*32.64=32.64信号灯座套1*10=10红色信号灯套1*10=102安装电缆走线架走线架宽600mmm1.01*41.8=42.2183放绑局用音频电缆用户电缆32芯m50*102=51004放绑数据电缆UPT-5双绞线m11.25*102=1147.53施工图预算编制(1)预算编制说明a)工程概况,预算总价值本单项工程为程控通信机房50台容量,安逸阶段设计编制施工图概算。工程预算总额为:8138432.15元。b)预算编制依据:l一阶段设计图纸说明;l工程部规(2008)75号《关于发布通信建设工程预算预算编制办法及相关规定额的通知》;l工程部规(2008)75号问颁布的《通信建设工程费用定额》;l工程部规(2008)75号问颁布的《通信建设工程施工机械、仪表台版费用定额》;l工程部规(2008)75号问颁布的《通信建设工程预算定额第二册有线通信设备安装工程》;(2)预算表格l工程预算表(表一);l建筑安装工程费用概预算表(表二);l建筑安装工程费用预算表(表三)甲;l器材预算表(表四);l工程建设其他预算(表五)甲17 四.概预算电子表格17 17 17 17 17 根据本次实地制图与概预算得出最终总造价结果为8813250.95元。17 六.参考文献1.杨光·通信工程制图与概运算·西安:西安电子科技大学出版社,20082.黄艳华·现代工程制图与概运算:电子工业出版社,20113.(李红安,卢春华,吴静松)·计算机辅助设计实用教程—AutoCAD·北京:经济科学出版社,201017 七附录AutoCAD制图1717 备注层17 图为线路层图为照明层17 图为设备层图为设备线路层17 聚乙烯(PE)简介1.1聚乙烯化学名称:聚乙烯英文名称:polyethylene,简称PE结构式:聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂,也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯是五大合成树脂之一,是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种。1.1.1聚乙烯的性能1.一般性能聚乙烯为白色蜡状半透明材料,柔而韧,比水轻,无嗅、无味、无毒,常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,但由于其为线性分子可缓慢溶于某些有机溶剂,且不发生溶胀。工业上为使用和贮存的方便通常在聚合后加入适量的塑料助剂进行造粒,制成半透明的颗粒状物料。PE易燃,燃烧时有蜡味,并伴有熔融滴落现象。聚乙烯的性质因品种而异,主要取决于分子结构和密度,也与聚合工艺及后期造粒过程中加入的塑料助剂有关。2.力学性能PE是典型的软而韧的聚合物。除冲击强度较高外,其他力学性能绝对值在塑料材料中都是较低的。PE密度增大,除韧性以外的力学性能都有所提高。LDPE由于支化度大,结晶度低,密度小,各项力学性能较低,但韧性良好,耐冲击。HDPE支化度小,结晶度高,密度大,拉伸强度、刚度和硬度较高,韧性较差些。相对分子质量增大,分子链间作用力相应增大,所有力学性能,包括韧性也都提高。几种PE的力学性能见表1-1。表1-1几种PE力学性能数据性能LDPELLDPEHDPE超高相对分子质量聚乙烯邵氏硬度(D)拉伸强度/MPa拉伸弹性模量/MPa压缩强度/MPa缺口冲击强度/kJ·m-2弯曲强度/MPa41~467~20100~30012.580~9012~1740~5015~25250~550—>7015~2560~7021~37400~130022.540~7025~4064~6730~50150~800—>100— 3.热性能PE受热后,随温度的升高,结晶部分逐渐熔化,无定形部分逐渐增多。其熔点与结晶度和结晶形态有关。HDPE的熔点约为125~137℃,MDPE的熔点约为126~134℃,LDPE的熔点约为105~115℃。相对分子质量对PE的熔融温度基本上无影响。PE的玻璃化温度(Tg)随相对分子质量、结晶度和支化程度的不同而异,而且因测试方法不同有较大差别,一般在-50℃以下。PE在一般环境下韧性良好,耐低温性(耐寒性)优良,PE的脆化温度(Tb)约为-80~-50℃,随相对分子质量增大脆化温度降低,如超高相对分子质量聚乙烯的脆化温度低于-140℃。PE的热变形温度(THD)较低,不同PE的热变形温度也有差别,LDPE约为38~50℃(0.45MPa,下同),MDPE约为50~75℃,HDPE约为60~80℃。PE的最高连续使用温度不算太低,LDPE约为82~100℃,MDPE约为105~121℃,HDPE为121℃,均高于PS和PVC。PE的热稳定性较好,在惰性气氛中,其热分解温度超过300℃。PE的比热容和热导率较大,不宜作为绝热材料选用。PE的线胀系数约在(15~30)×10-5K-1之间,其制品尺寸随温度改变变化较大。几种PE的热性能见表1-2。表1-2几种PE热性能性能LDPELLDPEHDPE超高相对分子质量聚乙烯熔点/℃热降解温度(氮气)/℃热变形温度(0.45MPa)/℃脆化温度/℃线性膨胀系数/(×10-5K-1)比热容/J·(kg·K)-1热导率/W·(m·K)-1105~115>30038~50-80~-5016~242218~23010.35120~125>30050~75-100~-75———125~137>30060~80-100~-7011~161925~23010.42190~210>30075~85-140~-70———4.电性能PE分子结构中没有极性基团,因此具有优异的电性能,几种PE的电性能见表1-3。PE的体积电阻率较高,介电常数和介电损耗因数较小,几乎不受频率的影响,因而适宜于制备高频绝缘材料。它的吸湿性很小,小于0.01%(质量分数),电性能不受环境湿度的影响。尽管PE具有优良的介电性能和绝缘性,但由于耐热性不够高,作为绝缘材料使用,只能达到Y级(工作温度≤90℃)。 表1-3聚乙烯的电性能性能LDPELLDPEHDPE超高相对分子质量聚乙烯体积电阻率/Ω·cm介电常数/F·m-1(106Hz)介电损耗因数(106Hz)介电强度/kV·mm-1≥10162.25~2.35<0.0005>20≥10162.20~2.30<0.000545~70≥10162.30~2.35<0.000518~28≥1017≤2.35<0.0005>355.化学稳定性PE是非极性结晶聚合物,具有优良的化学稳定性。室温下它能耐酸、碱和盐类的水溶液,如盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨、氢氧化钠、氢氧化钾以及各类盐溶液(包括具有氧化性的高锰酸钾溶液和重铬酸盐溶液等),即使在较高的浓度下对PE也无显著作用。但浓硫酸和浓硝酸及其他氧化剂对聚乙烯有缓慢侵蚀作用。PE在室温下不溶于任何溶剂,但溶度参数相近的溶剂可使其溶胀。随着温度的升高,PE结晶逐渐被破坏,大分子与溶剂的作用增强,当达到一定温度后PE可溶于脂肪烃、芳香烃、卤代烃等。如LDPE能溶于60℃的苯中,HDPE能溶于80~90℃的苯中,超过100℃后二者均可溶于甲苯、三氯乙烯、四氢萘、十氢萘、石油醚、矿物油和石蜡中。但即使在较高温度下PE仍不溶于水、脂肪族醇、丙酮、乙醚、甘油和植物油中。PE在大气、阳光和氧的作用下易发生老化,具体表现为伸长率和耐寒性降低,力学性能和电性能下降,并逐渐变脆、产生裂纹,最终丧失使用性能。为了防止PE的氧化降解,便于贮存、加工和应用,一般使用的PE原料在合成过程中已加入了稳定剂,可满足一般的加工和使用要求。如需进一步提高耐老化性能,可在PE中添加抗氧剂和光稳定剂等。6.卫生性PE分子链主要由碳、氢构成,本身毒性极低,但为了改善PE性能,在聚合、成型加工和使用中往往需添加抗氧剂和光稳定剂等塑料助剂,可能影响到它的卫生性。树脂生产厂家在聚合时总是选用无毒助剂,且用量极少,一般树脂不会受到污染。PE长期与脂肪烃、芳香烃、卤代烃类物质接触容易引起溶胀,PE中有些低相对分子质量组分可能会溶于其中, 因此,长期使用PE容器盛装食用油脂会产生一种蜡味,影响食用效果。1.1.2聚乙烯的分类聚乙烯的生产方法不同,其密度及熔体流动速率也不同。按密度大小主要分为低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)。其中线性低密度聚乙烯属于低密度聚乙烯中的一种,是工业上常用的聚乙烯,其他分类法有时把MDPE归类于HDPE或LLDPE。按相对分子质量可分为低相对分子质量聚乙烯、普通相对分子质量聚乙烯、超高相对分子质量聚乙烯。按生产方法可分为低压法聚乙烯、中压法聚乙烯和高压法聚乙烯。1.低密度聚乙烯英文名称:Lowdensitypolyethylene,简称LDPE低密度聚乙烯,又称高压聚乙烯。无味、无臭、无毒、表面无光泽、乳白色蜡状颗粒,密度0.910~0.925g/cm3,质轻,柔性,具有良好的延伸性、电绝缘性、化学稳定性、加工性能和耐低温性(可耐-70℃),但力学强度、隔湿性、隔气性和耐溶剂性较差。分子结构不够规整,结晶度较低(55%~65%),熔点105~115℃。LDPE可采用热塑性成型加工的各种成型工艺,如注射、挤出、吹塑、旋转成型、涂覆、发泡工艺、热成型、热风焊、热焊接等,成型加工性好。主要用作农膜、工业用包装膜、药品与食品包装薄膜、机械零件、日用品、建筑材料、电线、电缆绝缘、吹塑中空成型制品、涂层和人造革等。2.高密度聚乙烯英文名称:HighDensityPolyethylene,简称HDPE高密度聚乙烯,又称低压聚乙烯。无毒、无味、无臭,白色颗粒,分子为线型结构,很少有支化现象,是典型的结晶高聚物。力学性能均优于低密度聚乙烯,熔点比低密度聚乙烯高,约125~137℃,其脆化温度比低密度聚乙烯低,约-100~-70℃,密度为0.941~0.960g/cm3。常温下不溶于一般溶剂,但在脂肪烃、芳香烃和卤代烃中长时间接触时能溶胀,在70℃ 以上时稍溶于甲苯、醋酸中。在空气中加热和受日光影响发生氧化作用。能耐大多数酸碱的侵蚀。吸水性小,具有良好的耐热性和耐寒性,化学稳定性好,还具有较高的刚性和韧性,介电性能、耐环境应力开裂性亦较好。HDPE可采用注射、挤出、吹塑、滚塑等成型方法,生产薄膜制品、日用品及工业用的各种大小中空容器、管材、包装用的压延带和结扎带,绳缆、鱼网和编织用纤维、电线电缆等。3.线性低密度聚乙烯英文名称:LinearLowDensityPolyethylene,简称LLDPE线形低密度聚乙烯被认为是“第三代聚乙烯”的新品种,是乙烯与少量高级α-烯烃(如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)在催化剂作用下,经高压或低压聚合而成的一种共聚物,为无毒、无味、无臭的乳白色颗粒,密度0.918~0.935g/cm3。与LDPE相比,具有强度大、韧性好、刚性大、耐热、耐寒性好等优点,且软化温度和熔融温度较高,还具有良好的耐环境应力开裂性,耐冲击强度、耐撕裂强度等性能。并可耐酸、碱、有机溶剂等。LLDPE可通过注射、挤出、吹塑等成型方法生产农膜、包装薄膜、复合薄膜、管材、中空容器、电线、电缆绝缘层等。由于不存在长支链,LLDPE的65%~70%用于制作薄膜。4.中密度聚乙烯英文名称:Mediumdensitypolyethylene,简称MDPE中密度聚乙烯是在合成过程中用α-烯烃共聚,控制密度而成。MDPE的密度为0.926~0.953g/cm3,结晶度为70%~80%,平均相对分子质量为20万,拉伸强度为8~24MPa,断裂伸长率为50%~60%,熔融温度126~135℃,熔体流动速率为0.1~35g/10min,热变形温度(0.46MPa)49~74℃。MDPE最突出的特点是耐环境应力开裂性及强度的长期保持性。MDPE可用挤出、注射、吹塑、滚塑、旋转、粉末成型加工方法,生产工艺参数与HDPE和LDPF相似,常用于管材、薄膜、中空容器等。5.超高相对分子质量聚乙烯英文名称:ultra-highmolecularweightpolyethylene,简称UHMWPE超高相对分子质量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨,是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。其相对分子质量达到300~600万, 密度0.936~0.964g/cm3,热变形温度(0.46MPa)85℃,熔点130~136℃。UHMWPE因相对分子质量高而具有其他塑料无可比拟的优异性能,如耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能,广泛应用于机械、运输、纺织、造纸、矿业、农业、化工及体育运动器械等领域,其中以大型包装容器和管道的应用最为广泛。另外,由于超高相对分子质量聚乙烯优异的生理惰性,已作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节等在临床医学上使用,而且,超高相对分子质量聚乙烯耐低温性能优异,在-40℃时仍具有较高的冲击强度,甚至可在-269℃下使用。超高相对分子质量聚乙烯纤维的复合材料在军事上已用作装甲车辆的壳体、雷达的防护罩壳、头盔等;体育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。由于超高相对分子质量聚乙烯熔融状态的粘度高达108Pa·s,流动性极差,其熔体流动速率几乎为零,所以很难用一般的机械加工方法进行加工。近年来,通过对普通加工设备的改造,已使超高相对分子质量聚乙烯由最初的压制-烧结成型发展为挤出、吹塑和注射成型以及其他特殊方法的成型。6.茂金属聚乙烯茂金属聚乙烯(mPE)是近年来迅速发展的一类新型高分子树脂,其相对分子质量分布窄,分子链结构和组成分布均一,具有优异的力学性能和光学性能,已被广泛应用于包装、电气绝缘制品等。1.1.3聚乙烯的成型加工PE的熔体粘度比PVC低,流动性能好,不需加入增塑剂已具有很好的成型加工性能。前文已介绍了各类聚乙烯可采用的成型加工方法,下面主要介绍在成型过程中应注意的几个问题。①聚乙烯属于结晶性塑料,吸湿小,成型前不需充分干燥,熔体流动性极好,流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射,料温均匀,填充速度快,保压充分。不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大。注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形。②PE的热容量较大,但成型加工温度却较低,成型加工温度的确定主要取决于相对分子质量、密度和结晶度。LDPE在180℃左右,HDPE在220℃左右,最高成型加工温度一般不超过280℃。 ③熔融状态下,PE具有氧化倾向,因而,成型加工中应尽量减少熔体与空气的接触及在高温下的停留时间。④PE的熔体粘度对剪切速率敏感,随剪切速率的增大下降得较多。当剪切速率超过临界值后,易出现熔体破裂等流动缺陷。⑤制品的结晶度取决于成型加工中对冷却速率的控制。不论采取快速冷却还是缓慢冷却,应尽量使制品各部分冷却速率均匀一致,以免产生内应力,降低制品的力学性能。⑥收缩范围和收缩值大(一般成型收缩率为1.5%~5.0%),方向性明显,易变形翘曲,冷却速度宜慢,模具设冷料穴,并有冷却系统。⑦软质塑件有较浅的侧凹槽时,可强行脱模。1.1.4聚乙烯的改性聚乙烯属非极性聚合物,与无机物、极性高分子相容性弱,因此其功能性较差,采用改性可提高PE的耐热老化性、高速加工性、冲击强度、粘接性、生物相容性等性质。常用的改性方法包括物理改性和化学改性。1.物理改性物理改性是在PE基体中加入另一组分(无机组分、有机组分或聚合物等)的一种改性方法。常用的方法有增强改性、共混改性、填充改性。(1)增强改性增强改性是指填充后对聚合物有增强效果的改性。加入的增强剂有玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维、合成纤维、棉麻纤维、晶须等。自增强改性也属于增强改性的一种。①自增强改性。所谓自增强就是使用特殊的加工成型方法,使得材料内部组织形成伸直链晶体,材料内部大分子晶体沿应力方向有序排列,材料的宏观强度得到大幅度提高,同时分子链有序排列将使结晶度提高,从而使材料的强度进一步提高,由于所形成的增强相与基体相的分子结构相同,因而不存在外增强材料中普遍存在的界面问题。如采用超高相对分子质量聚乙烯(UHMPE)纤维增强LDPE,在加热加压成型的条件下,可以形成良好的界面,最大限度发挥基体和纤维的强度。②纤维增强改性。纤维增强聚合物基复合材料由于具有比强度高、比刚度高等优点而得到广泛应用。如采用经KH-550偶联剂处理的长玻璃纤维(LGF)与PE 复合制备的PE/LGF复合材料,当LGF加入量为3O%(质量分数)、长度约为35mm时,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别为52.5MPa和52kJ/m。③晶须改性。晶须的加入能够大幅度提高HDPE材料的力学性能,包括短期力学性能及耐长期蠕变性能。晶须对HDPE材料的增强作用主要归因于它们之间的良好界面粘接,同时刚性的晶须则能够承担较大的外界应力使复合材料的模量得到提高。④纳米粒子增强改性。少量无机刚性粒子填充PE可同时起到增韧与增强的作用。如将表面处理过的纳米SiO2粒子填充mLLDPE-LDPE,SiO2纳米粒子均匀分散于基材中,与基材形成牢固的界面结合,当填充质量分数为2%时,拉伸强度、断裂伸长率分别提高了13.7MPa和174.9%。(2)共混改性共混改性主要目的是改善PE的韧性、冲击强度、粘接性、高速加工性等各种缺陷,使其具有较好的综合性能。共混改性主要是向PE基体中加入另一种聚合物,如塑料类、弹性体类等聚合物,以及不同种类的PE之间进行共混。①PE系列的共混改性。单一组分的PE往往很难满足加工要求,而通过不同种类PE之间的共混改性可以获得性能优良的PE材料。如通过LDPE与LLDPE共混,解决了LDPE因大量添加阻燃剂和抗静电剂等助剂造成力学性能急剧降低的问题;LLDPE与HDPE共混后可以提高产品的综合性能。②PE与弹性体的共混改性。弹性体具有低的表面张力、较强的极性、突出的增韧作用,因此与PE共混后,既能保持PE的原有性能,同时也可以制备出具有综合优良性能的PE。如LDPE-聚烯烃弹性体(POE)共混物,当POE的质量分数为3O%时,共混体系的拉伸强度达到最大值,为21.5MPa。③PE与塑料的共混改性。聚乙烯具有良好的韧性,但制品的强度和模量较低,与工程塑料等共混可提高复合体系的综合力学性能。但PE和这类高聚物的界面问题也是影响其共混物性能的主要原因,因此通常需要加入界面相容剂以提高共混物的力学性能。(3)填充改性填充改性是在PE基质中加入无机填料或有机填料,一方面可以降低成本达到增重的目的,另一方面可提高PE的功能性,如电性能、阻燃性能等,但同时对复合材料的力学性能和加工性能带来一定程度的影响。 无论是无机填料还是有机填料,填料与PE基体的相容性和界面粘接强度是PE填充改性必须面临的问题,而PE是非极性化合物,与填料相容性差,因此,必须对填料进行表面处理。填料的表面处理一般采用物理或化学方法进行处理,在填料表面包覆一层类似于表面活性剂的过渡层,起“分子桥”的作用,使填料与基体树脂间形成一个良好的粘接界面。常用的填料表面处理技术有:表面活性剂或偶联剂处理技术、低温等离子体技术、聚合填充技术和原位乳液聚合技术等。PE中填充木粉、淀粉、废纸粉、滑石粉、碳酸钙等一类填料,不仅可以改善PE的性能,同时也具有十分重要的健康环保意义。2.化学改性化学改性的方法主要有接枝改性、共聚改性、交联改性、氯化及氯磺化改性和等离子体改性处理等方法。其原理是通过化学反应在PE分子链上引入其他链节和功能基团,由此提高材料的力学性能、耐侯性能、抗老化性能和粘接性能等。(1)接枝改性接枝改性是指将具有各种功能的极性单体接枝到PE主链上的一种改性方法。接枝改性后的PE不但保持了其原有特性,同时又增加了其新的功能。常用的接枝单体有丙烯酸(AA)、马来酸酐(MA)、马来酸盐、烯基双酚A醚和活性硅油等。接枝改性的方法主要有溶液法、固相法、熔融法、辐射接枝法、光接枝法等。(2)共聚改性共聚改性是指通过共聚反应将其他大分子链或官能团引入到PE分子链中,从而改变PE的基本性能。主要改性品种有乙烯-丙烯共聚物(塑料)、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其他烯烃(如辛烯POE、环烯烃)共聚物、乙烯-不饱和酯共聚物(EAA、EMAA、EEA、EMA、EMMA、EMAH)等。通过共聚反应,可以改变大分子链的柔顺性或使原来的基团带有反应性官能团,可以起到反应性增容剂的作用。(3)交联改性交联改性是指在聚合物大分子链间形成了化学共价键以取代原来的范德华力,由此极大地改善了诸如耐热性、耐磨性、弹性形变、耐化学药品性及耐环境应力开裂性等一系列物理化学性能,适于作大型管材、电缆电线以及滚塑制品等。聚乙烯的交联改性方法包括过氧化物交联(化学交联)、高能辐射交联、硅烷接枝交联、紫外光交联。(4)氯化及氯磺化改性 氯化聚乙烯是聚乙烯分子中的仲碳原子被氯原子取代后生成的一种高分子氯化物,具有较好的耐候性、耐臭氧性、耐化学药品性、耐寒性、阻燃性和优良的电绝缘性。主要用作聚氯乙烯的改性剂,以改善聚氯乙烯抗冲击性能,氯化聚乙烯本身还可作为电绝缘材料和地面材料。氯磺化聚乙烯是聚乙烯经过氯化和氯磺化反应而制得的具有高饱和结构的特种弹性材料,属于高性能橡胶品种。其结构饱和,无发色基团存在,涂膜的抗氧性、耐油性、耐候性、耐磨性和保色性能优异,且耐酸碱和化学药品的腐蚀,已广泛应用于石油、化工等行业。(5)等离子体改性处理等离子体是由部分电离的导电气体组成,其中包括电子、正离子、负离子,基态的原子或分子、激发态的原子或分子、游离基等类型的活性粒子。在聚乙烯等高分子材料表面改性中主要利用低温等离子体中的活性粒子轰击材料表面,使材料表面分子的化学键被打开,并与等离子体中的氧、氮等活性自由基结合,在高分子材料表面形成含有氧、氮等极性基团,由于表面增加了大量的极性基团从而能明显地提高材料表面的粘接性、印刷性、染色性等。1.1.5聚乙烯的应用聚乙烯是通用塑料中应用最广泛的品种,薄膜是其主要加工产品,其次是片材和涂层、瓶、罐、桶等中空容器及其他各种注射和吹塑制品、管材和电线、电缆的绝缘和护套等。主要用于包装、农业和交通等部门。1.薄膜低密度聚乙烯总产量的一半以上经吹塑制成薄膜,这种薄膜有良好的透明性和一定的拉伸强度,广泛用作各种食品、衣物、医药、化肥、工业品的包装材料以及农用薄膜。也可用挤出法加工成复合薄膜用于包装重物。高密度聚乙烯薄膜的强度高、耐低温、防潮,并有良好的印刷性和可加工性。线型低密度聚乙烯的最大用途也是制成薄膜,其强度、韧性均优于低密度聚乙烯,耐刺穿性和刚性也较好,透明性稍优于高密度聚乙烯。此外,还可以在纸、铝箔或其他塑料薄膜上挤出涂布聚乙烯涂层,制成高分子复合材料。2.中空制品高密度聚乙烯强度较高,适宜成型中空制品。可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器,或用浇铸法制成槽车罐和贮罐等大型容器。 3.管、板材挤出法可生产聚乙烯管材,高密度聚乙烯管强度较高,适于地下铺设。挤出的板材可进行二次加工,也可用发泡挤出和发泡注射法将高密度聚乙烯制成低发泡塑料,作台板和建筑材料。4.纤维中国称为乙纶,一般采用低压聚乙烯作原料,纺制成合成纤维。乙纶主要用于生产渔网和绳索,或纺成短纤维后用作絮片,也可用于工业耐酸碱织物。超高相对分子质量聚乙烯纤维(强度可达3~4GPa),可用作防弹背心,汽车和海上作业用的复合材料。5.杂品用注射成型法生产的杂品包括日用杂品、人造花卉、周转箱、小型容器、自行车和拖拉机的零件等。制造结构件时要用高密度聚乙烯。超高相对分子质量聚乙烯适于制作减震,耐磨及传动零件。1.1.6聚乙烯的简易识别方法(1)外观印象白色蜡状,半透明,HDPE透明性更差,用手摸制品有滑腻感;LDPE柔而韧,稍能伸长,HDPE手感较坚硬。(2)水中沉浮比水轻,浮于水面。(3)溶解特性一般熔融后可溶于对二甲苯、三氯苯等。(4)受热表现温度达90~135℃以上变软熔融,315℃以上分解。(5)燃烧现象易燃,离火后继续燃烧,火焰上端呈黄色,下端蓝色,燃烧时熔融滴落,发出石蜡燃烧时的气味。'