【整理】恒智天成安全计算软件梁模板(工具式钢管立柱支撑)计算书

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。【2017年整理】恒智天成安全计算软件梁模板(工具式钢管立柱支撑)计算书【2017年整理】恒智天成安全计算软件梁模板(工具式钢管立柱支撑)计算书恒智天成安全计算软件梁模板(工具式钢管立柱支撑)计算书本计算书依据建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）、建筑施工计算手册江正荣著、建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)、混凝土结构设计规范(GB50010-2002)、钢结构设计规范(GB 50017-2003)等规范编制。梁段：L1。 模板支撑体系剖面图 钢管排列平面示意图一、恒智天成安全

2、计算软件参数信息1.模板构造及支撑参数(一) 构造参数梁截面宽度B：0.4m；梁截面高度D：0.8m；楼层高度H：3.3m；结构表面要求：隐藏；混凝土楼板厚度：120mm；梁边至板支撑距离：0.5m；板底承重立柱横向间距lb：1.2m；立柱沿梁跨度方向间距la：0.8m；梁底承重立柱根数：1；考虑梁两侧的楼板荷载；(二) 支撑参数立柱上半段采用48.6×2.4mm钢管，长度为1.885m；立柱下半段采用60.5×2.4mm钢管，长度为0.5m；钢管钢材品种：钢材Q235钢(16-40)；钢管弹性模量E：206000N/mm2；钢管屈服强度fy：235N/mm2；钢管抗拉/抗

3、压/抗弯强度设计值f：205N/mm2；钢管抗剪强度设计值fv：120N/mm2；钢管端面承压强度设计值fce：325N/mm2；水平拉条方式：中间设置一道；插销直径12mm；插销孔径15mm；钢插销抗剪强度设计值为125N/mm2；2.荷载参数新浇筑砼自重标准值G2k：24kN/m3；钢筋自重标准值G3k：1.5kN/m3；梁侧模板自重标准值G1k：0.5kN/m2；砼对模板侧压力标准值G4k：12.933kN/m2；倾倒砼对梁侧产生的荷载标准值Q3k：2kN/m2；梁底模板自重标准值G1k：0.75kN/m2；振捣砼对梁底模板荷载Q2k：2kN/m2；3.梁侧模板参数加固楞搭设形式：主楞横

4、向次楞竖向设置；(一) 面板参数面板采用克隆(平行方向)15mm厚覆面木胶合板；厚度：15mm；抗弯设计值fm：30N/mm2；弹性模量E：11500N/mm2；(二) 主楞参数材料：2根48×3.5钢管；间距(mm)：150,400；钢材品种：钢材Q235钢(16-40)；弹性模量E：206000N/mm2；屈服强度fy：235N/mm2；抗拉/抗压/抗弯强度设计值f：205N/mm2；抗剪强度设计值fv：120N/mm2；端面承压强度设计值fce：325N/mm2；(三) 次楞参数材料：1根50×100矩形木楞；间距(mm)：400；木材品种：太平洋海岸黄柏；弹性模量E

5、：10000N/mm2；抗压强度设计值fc：13N/mm2；抗弯强度设计值fm：15N/mm2；抗剪强度设计值fv：1.6N/mm2；(四) 加固楞支拉参数加固楞采用穿梁螺栓支拉；螺栓直径：M14；螺栓水平间距：800mm；螺栓竖向间距(mm)依次是：150,400；4.梁底模板参数搭设形式为：1层梁横向顶托承重；(一) 面板参数面板采用模板宽200面板厚2.50钢面板；厚度：2.5mm；抗弯设计值fm：205N/mm2；弹性模量E：206000N/mm2；(二) 第一层支撑梁参数材料：1根60×40×2.5矩形钢管；钢材品种：钢材Q235钢(16-40)；弹性模量E：20

6、6000N/mm2；屈服强度fy：235N/mm2；抗拉/抗压/抗弯强度设计值f：205N/mm2；抗剪强度设计值fv：120N/mm2；端面承压强度设计值fce：325N/mm2；二、梁侧模板面板的计算面板为受弯结构，需要验算其抗弯强度和刚度。根据模板规范（JGJ162-2008）第5.2.1条规定，面板按照简支跨计算。这里取面板的计算宽度为0.680m。面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: I = 680×153/12= 1.913×105mm4； W = 680×152/6 = 2.550×104mm3；1.荷载计算及组合(一) 新浇砼作用于模

7、板的最大侧压力G4k按下列公式计算，并取其中的较小值: F1=0.22t12V1/2 F2=H其中 - 砼的重力密度，取24.000kN/m3； t - 新浇混凝土的初凝时间，取2.000h； T - 砼的入模温度，取20.000； V - 砼的浇筑速度，取1.500m/h； H - 砼侧压力计算位置处至新浇砼顶面总高度，取0.800m； 1- 外加剂影响修正系数，取1.000； 2- 砼坍落度影响修正系数，取1.000。根据以上两个公式计算得到： F1=12.933 kN/m2 F2=19.200 kN/m2新浇砼作用于模板的最大侧压力G4k=min（F1，F2）=12.933 kN/m2；

8、砼侧压力的有效压头高度：h=F/=12.933/24.000=0.539m；(二) 倾倒砼时产生的荷载标准值Q3k Q3k=2kN/m2；(三) 确定采用的荷载组合计算挠度采用标准组合： q=12.933×0.68=8.794kN/m；计算弯矩采用基本组合： q=max（q1，q2）=11.885kN/m； 由可变荷载效应控制的组合： q1=0.9×(1.2×12.933+1.4×2)×0.68=11.212kN/m； 由永久荷载效应控制的组合： q2=0.9×(1.35×12.933+1.4×0.7×2

9、)×0.68=11.885kN/m；2.面板抗弯强度计算 M/W < f其中：W - 面板的截面抵抗矩，W =2.550×104mm3； M - 面板的最大弯矩(N·mm) M=0.125ql2=2.377×105N·mm； 计算弯矩采用基本组合: q=11.885kN/m；面板计算跨度: l = 400.000mm；经计算得到，面板的受弯应力计算值: = 2.377×105 / 2.550×104=9.321N/mm2；实际弯曲应力计算值 =9.321N/mm2 小于抗弯强度设计值 f=30N/mm2，满足要求！3.

10、面板挠度计算 =5ql4/(384EI)其中：q-作用在模板上的压力线荷载:q = 8.794 kN/m； l-面板计算跨度: l =400.000mm； E-面板材质的弹性模量: E = 11500N/mm2； I-面板的截面惯性矩: I = 1.913×105mm4； 容许挠度: 结构表面隐藏=l/250=1.600mm；面板的最大挠度计算值: = 5×8.794×400.0004/(384×11500×1.913×105) = 1.333 mm；实际最大挠度计算值: =1.333mm小于最大允许挠度值: =1.600mm，满足要

11、求！三、梁侧模板支撑的计算1.次楞计算次楞采用1根50×100矩形木楞为一组，间距400mm。次楞的截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为： I=1×416.67×104= 4.167×106 mm4； W=1×83.33×103= 8.333×104 mm3； E=10000 N/mm2；(一) 荷载计算及组合计算挠度采用标准组合： q=12.933×0.400=5.173kN/m；计算弯矩和剪力采用基本组合：有效压头高度位置荷载：q=max（q1，q2）=6.991kN/m； 由可变荷载效应控制的组合：q

12、1=0.9×(1.2×12.933+1.4×2)×0.400=6.595kN/m； 由永久荷载效应控制的组合：q2=0.9×(1.35×12.933+1.4×0.7×2)×0.400=6.991kN/m；有效压头高度位置以下荷载： q=0.9×1.35×12.933×0.400=6.285kN/m；顶部荷载： q=0.9×1.4×0.7×2×0.400=0.706kN/m；(二) 内力计算次楞直接承受模板传递的荷载，根据实际受力情况进行

13、电算，得到计算简图及内力、变形图如下： 弯矩和剪力计算简图 弯矩图(kN·m) 剪力图(kN) 变形计算简图 变形图(mm)经过计算得到: 最大弯矩 M= 0.071kN·m 最大剪力：V= 1.218kN 最大变形：= 0.011mm 最大支座反力：F= 2.166kN(三) 次楞计算(1) 次楞抗弯强度计算 =M/W=0.071×106/8.333×104 =0.849N/mm2实际弯曲应力计算值 =0.849N/mm2 小于抗弯强度设计值 f=15N/mm2，满足要求！(2) 次楞抗剪强度计算 =VS0/Ib=1.218×1000

14、5;62500/(4.167×106×50)=0.365N/mm2；实际剪应力计算值 0.365 N/mm2 小于抗剪强度设计值 fv=1.600 N/mm2，满足要求！(3) 次楞挠度计算容许挠度: 结构表面隐藏=l/250；第1跨最大挠度为0.005mm，容许挠度为0.600mm，满足要求！第2跨最大挠度为0.011mm，容许挠度为1.600mm，满足要求！第3跨最大挠度为0.011mm，容许挠度为0.520mm，满足要求！各跨实际最大挠度计算值小于最大允许挠度值，满足要求！2.主楞计算主楞采用2根48×3.5钢管为一组，共2组。主楞的截面惯性矩I，截面抵抗矩

15、W和弹性模量E分别为： I=2×12.19×104= 2.438×105 mm4； W=2×5.08×103= 1.016×104 mm3； E=206000 N/mm2；主楞承受次楞传递的集中力，计算弯矩和剪力时取次楞的最大支座力2.166kN，计算挠度时取次楞的最大支座力1.674kN。根据实际受力情况进行电算，得到计算简图及内力、变形图如下： 弯矩和剪力计算简图 弯矩图(kN·m) 剪力图(kN) 变形计算简图 变形图(mm)经过计算得到: 最大弯矩 M= 0.303kN·m 最大剪力：V= 1.408 kN

16、 最大变形：= 0.197mm 最大支座反力：F= 4.658kN(1) 主楞抗弯强度计算 =M/W=0.303×106/1.016×104 =29.851N/mm2实际弯曲应力计算值 =29.851N/mm2 小于抗弯强度设计值 f=205N/mm2，满足要求！(2) 主楞抗剪强度计算 =VS0/Itw=0.704×1000×6946/(2.438×105×3.5)=5.731N/mm2；实际剪应力计算值 5.731 N/mm2 小于抗剪强度设计值 fv=120.000 N/mm2，满足要求！(3) 主楞挠度计算容许挠度: 结构表面

17、隐藏=l/250；第1跨最大挠度为0.197mm，容许挠度为3.200mm，满足要求！第2跨最大挠度为0.036mm，容许挠度为3.200mm，满足要求！第3跨最大挠度为0.197mm，容许挠度为3.200mm，满足要求！各跨实际最大挠度计算值小于最大允许挠度值，满足要求！3.穿梁螺栓计算验算公式如下:N<N= f×A其中 N - 穿梁螺栓所受的拉力； A - 穿梁螺栓有效面积 (mm2)； f - 穿梁螺栓的抗拉强度设计值，取170 N/mm2； 穿梁螺栓型号: M14 ；查表得： 穿梁螺栓有效直径: 11.55 mm； 穿梁螺栓有效面积: A = 105 mm2；穿梁螺栓最

18、大容许拉力值: N = 170×105/1000 = 17.850 kN；穿梁螺栓所受的最大拉力: N =4.658 kN。穿梁螺栓所受的最大拉力 N=4.658kN 小于 穿梁螺栓最大容许拉力值 N=17.850kN，满足要求！四、梁底模板面板计算面板为受弯结构，需要验算其抗弯强度和刚度。根据模板规范（JGJ162-2008）第5.2.1条规定，面板按照简支跨计算。这里取面板的计算宽度为0.400m。面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: I = 17.980×104×400/200.000= 3.596×105mm4； W = 3.960×

19、;103×400/200.000= 7.920×103mm3；1.荷载计算及组合模板自重标准值G1k=0.75×0.400=0.300 kN/m；新浇筑砼自重标准值G2k=24×0.400×0.8=7.680 kN/m；钢筋自重标准值G3k=1.5×0.400×0.8=0.480 kN/m；永久荷载标准值Gk= G1k+ G2k+ G3k=8.460 kN/m；振捣砼时产生的荷载标准值Q2k=2×0.400=0.800 kN/m；(1) 计算挠度采用标准组合： q=8.460kN/m；(2) 计算弯矩采用基本组合：

20、 q=max（q1，q2）=10.985kN/m； 由可变荷载效应控制的组合： q1=0.9×(1.2×8.460+1.4×0.800) =10.145kN/m； 由永久荷载效应控制的组合： q2=0.9×(1.35×8.460+1.4×0.7×0.800) =10.985kN/m；2.面板抗弯强度验算 M/W < f其中：W - 面板的截面抵抗矩，W =7.920×103mm3； M - 面板的最大弯矩(N·mm) M=0.125ql2=8.788×105N·mm； 计算弯矩采

21、用基本组合:q=10.985kN/m；面板计算跨度: l = 800mm；经计算得到，面板的受弯应力计算值: = 8.788×105/7.920×103=110.955N/mm2；实际弯曲应力计算值 =110.955N/mm2 小于抗弯强度设计值 f=205N/mm2，满足要求！3.面板挠度验算 =5ql4/(384EI)其中：q-作用在模板上的压力线荷载:q = 8.460 kN/m； l-面板计算跨度: l =800mm； E-面板材质的弹性模量: E = 206000N/mm2； I-截面惯性矩: I =3.596×105mm4； -容许挠度: =1.500

22、mm；面板的最大挠度计算值: = 5×8.460×800.0004/(384×206000×3.596×105) = 0.609 mm；实际最大挠度计算值: =0.609mm小于最大允许挠度值: =1.500mm，满足要求！五、梁底支撑梁的计算支撑梁采用1根60×40×2.5矩形钢管，间距800mm。支撑梁的截面惯性矩I，截面抵抗矩W和弹性模量E分别为： I=1×21.88×104= 2.188×105 mm4； W=1×7.29×103= 7.290×103 mm

23、3； E=206000 N/mm2；1.荷载计算及组合：模板自重标准值G1k=0.8×(0.5×2×0.68+0.75×0.4)/0.4=1.960kN/m；新浇筑砼自重标准值G2k=24×0.8×0.8=15.360 kN/m；钢筋自重标准值G3k=1.5×0.8×0.8=0.960 kN/m；永久荷载标准值Gk= G1k+ G2k+ G3k=18.280 kN/m；振捣砼时产生的荷载标准值Q2k=2×0.8=1.600 kN/m；计算中考虑梁两侧部分楼板混凝土荷载以集中力方式向下传递。永久荷载标准值G

24、kb=(25×0.12+0.75)×0.8×0.5/2=0.750 kN；活荷载标准值Qkb=1.0×0.8×0.5/2=0.200kN；(1) 计算弯矩和剪力时，采用由可变荷载效应控制的组合(含支撑梁自重)：均布荷载设计值q1=0.9×(1.2×18.280+1.2×0.036+1.4×1.600)=21.797kN/m；楼板传来集中力设计值F1=0.9×(1.2×0.750+1.4×0.200)=1.062kN；(2) 计算弯矩和剪力时，采用由永久荷载效应控制的组合(含支

25、撑梁自重)：均布荷载设计值q2=0.9×(1.35×18.280+1.35×0.036+1.4×0.7×1.600)=23.665kN/m；楼板传来集中力设计值F2=0.9×(1.35×0.750+1.4×0.7×0.200)=1.088kN；(3) 计算挠度时，采用荷载标准值进行组合(含支撑梁自重)：均布荷载标准值q3=18.280+0.036=18.316 kN/m；楼板传来集中力标准值F3=0.750 kN；2.支撑梁验算梁底有一根工具式钢管立柱支撑，布置在梁底中间，支撑梁按照一段固定的悬臂梁计算。

26、最大弯矩 M =0.5ql12+F2l2=0.5×23.665×0.2002+1.088×0.300=0.800kN.m最大剪力 V=ql1+F2=23.665×0.200+1.088=5.821 kN最大支座力 F=2×(ql1+F2)=2×(23.665×0.200+1.088)=11.641kN最大变形 =ql14/8EI+F3l23/3EI=18.316×200.0004/(8×206000.000×2.188×105)+0.750×103×300.0003

27、/(3×206000.000×2.188×105) =0.081mm(一) 支撑梁抗弯强度计算 =M/W=0.800×106/7.290×103 =109.684N/mm2实际弯曲应力计算值 =109.684N/mm2 小于抗弯强度设计值 f=205N/mm2，满足要求！(二) 支撑梁抗剪计算 =VS0/Itw=5.821×1000×3578/(2.188×105×2.5)=38.074N/mm2；实际剪应力计算值 38.074 N/mm2 小于抗剪强度设计值 fv=120.000 N/mm2，满足要求！

28、(三) 支撑梁挠度计算最大挠度： =0.081mm； -容许挠度: 结构表面隐藏=l/250=1.200mm；实际最大挠度计算值: =0.081mm小于最大允许挠度值: =1.200mm，满足要求！六、立柱的稳定性和强度计算1.立柱的稳定性计算(一) 立柱上半段的稳定性计算立柱的稳定性计算公式 = N/(A)f其中 - 钢管立柱轴心受压应力计算值 (N/mm2)；N - 立柱的轴心压力设计值，它包括：纵向钢管的最大支座反力： N1 =11.641 kN；立柱钢管和拉条的自重： N2 =0.9×1.2×0.085=0.092 kN；N =N1+N2=11.641+0.092=

29、11.733 kN；- 轴心受压立柱的稳定系数，由长细比 lo/i查模板规范JGJ162-2008附录D得到= 0.464； 立柱计算长度lo=1.885m；计算立柱的截面回转半径i =1.640cm；A - 立柱净截面面积： A =3.480cm2；f - 钢管立柱抗压强度设计值：f =205 N/mm2；钢管立柱长细比计算值：=lo/i=1.885×100/1.640=114.939钢管立柱长细比= 114.939 小于钢管立柱允许长细比 = 150，满足要求！钢管立柱受压应力计算值：=11.733×103/(0.464×3.480×102) = 7

30、2.606N/mm2；立柱上半段的稳定性计算 = 72.606N/mm2 小于 钢管立柱抗压强度的设计值 f = 205 N/mm2，满足要求！(二) 立柱下半段的稳定性计算立柱的稳定性计算公式 = N/(A)f其中 - 钢管立柱轴心受压应力计算值 (N/mm2)；N - 立柱的轴心压力设计值，它包括：纵向钢管的最大支座反力： N1 =11.641 kN；立柱钢管和拉条的自重： N2 =0.9×1.2×0.206=0.222 kN；N =N1+N2=11.641+0.222=11.863 kN；- 轴心受压立柱的稳定系数，由长细比 lo/i查模板规范JGJ162-2008附

31、录D得到= 0.956； 立柱计算长度lo=0.5m；计算立柱的截面回转半径i =2.060cm；A - 立柱净截面面积： A =4.380cm2；f - 钢管立柱抗压强度设计值：f =205 N/mm2；钢管立柱长细比计算值：=lo/i=0.5×100/2.060=24.272钢管立柱长细比= 24.272 小于钢管立柱允许长细比 = 150，满足要求！钢管立柱受压应力计算值：=11.863×103/(0.956×4.380×102) = 28.335N/mm2；立柱下半段的稳定性计算 = 28.335N/mm2 小于 钢管立柱抗压强度的设计值 f =

32、 205 N/mm2，满足要求！2.立柱的支撑强度计算(一) 立柱上半段的支撑强度计算立柱支撑强度计算容许荷载：N=f ×An =205×(348-2×15×2.4)×10-3 = 56.580kN；立柱上半段受到的轴心压力设计值 N=11.733kN，小于立柱上半段的支撑强度容许荷载N = 56.580kN，满足要求！(二) 立柱下半段的支撑强度计算立柱支撑强度计算容许荷载：N=f ×An =205×(438-2×15×2.4)×10-3 = 75.030kN；立柱下半段受到的轴心压力设计值

33、N=11.863kN，小于立柱下半段的支撑强度容许荷载N = 75.030kN，满足要求！3.插销抗剪强度计算插销抗剪强度计算容许荷载：N=fv×2Ao=125×2××(12×0.5)2×10-3 = 28.274kN；插销受到的剪力设计值 N=11.733kN，小于插销抗剪强度计算容许荷载N = 28.274kN，满足要求！4.插销处钢管壁承压强度计算(一) 立柱上半段的插销处钢管壁承压强度计算插销处钢管壁承压强度计算容许荷载：N=fce×Ace=325×2×2.4×12×10-3=

34、18.720kN；立柱上半段插销处钢管壁受到的轴心压力设计值 N=11.733kN，小于立柱上半段的插销处钢管壁承压强度计算容许荷载N = 18.720kN，满足要求！(二) 立柱下半段的插销处钢管壁承压强度计算插销处钢管壁承压强度计算容许荷载：N=fce×Ace=325×2×2.4×12×10-3=18.720kN；立柱下半段插销处钢管壁受到的轴心压力设计值 N=11.733kN，小于立柱下半段的插销处钢管壁承压强度计算容许荷载N = 18.720kN，满足要求！16聚乙烯（PE）简介1.1聚乙烯化学名称：聚乙烯英文名称：polyethyle

35、ne，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-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

36、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MPa41467201003001

37、2.5809012174050152525055070152560702137400130022.540702540646730501508001003.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125137，MDPE的熔点约为126134，LDPE的熔点约为105115。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

38、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3850(0.45MPa，下同)，MDPE约为5075，HDPE约为6080。PE的最高连续使用温度不算太低，LDPE约为82100，MDPE约为105121，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(1530)×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

39、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)-11051153003850-80-501624221823010.351201253005075-100-751251373006080-100-701116192523010.421902103007585-140-704.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

40、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/·cm介电常数/F·m-1（106Hz）介电损耗因数（106Hz）介电强度/kV·mm-110162.252.350.00052010162.202.300.0005457010162.302.350.0005182810172.350.0005355.化学稳

41、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8090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

42、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

43、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

44、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： Low density polyethylene，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0.9100.925g/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105115。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、

45、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：High Density Polyethylene，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125137，其脆化温度比低密度聚乙烯低，约-100-70，密度为0.9410.960g/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

46、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：Linear Low Density Polyethylene，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-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

47、.9180.935g/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 6570用于制作薄膜。4.中密度聚乙烯英文名称：Medium density polyethylene，简称MDPE中密度聚乙烯是在合成过程中用-烯烃共聚，控制密度而成。MDPE的密度为0.9260.953g/cm3，结晶度为7080，平均相对分子质量

48、为20万，拉伸强度为824MPa，断裂伸长率为5060，熔融温度126135，熔体流动速率为0.135g10min，热变形温度(0.46MPa)4974。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-high molecular weight polyethylene，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30060

49、0万，密度0.9360.964g/cm3，热变形温度(0.46MPa)85，熔点130136。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

50、、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

51、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。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。PE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。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。PE的熔体

52、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。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。收缩范围和收缩值大(一般成型收缩率为1.55.0)，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。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

53、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。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

54、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。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PELGF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52kJm。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

55、能够承担较大的外界应力使复合材料的模量得到提高。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。PE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

56、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。PE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21.5 MPa。PE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。

57、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