孫晅

摘要：PVC輸送帶因其壽命長、重量輕、阻燃性好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于煤礦、礦山等工廠礦企中。在此基礎(chǔ)上，本文分析了煤礦靜電危害及相關(guān)抗靜電措施、討論相關(guān)抗靜電配方、并對實驗過程和實驗要求進行了詳細說明。

關(guān)鍵詞：煤礦; 阻燃PVC輸送帶; 抗靜電

PVC輸送帶廣泛地被使用在煤礦里，但PVC材質(zhì)還是存在一定的缺陷，也因這個缺陷使得煤礦在使用PVC傳輸帶時存在擔(dān)憂。因為PVC是很好的絕緣體、且導(dǎo)電性能較差，所以使其在摩擦的過程中產(chǎn)生的靜電，不能得到及時的泄露。同時也因為PVC材質(zhì)的這個特點，如果被應(yīng)用在有大量瓦斯且易于出現(xiàn)靜電的煤礦里，是極容易因靜電聚集而引發(fā)火災(zāi)，從而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，因此，探討阻燃PVC輸送帶的抗靜電性能是一個非常具有研究價值的課題。

一、靜電產(chǎn)生機理及抗靜電方法

1 靜電產(chǎn)生過程

由塑料和橡膠材料合成的輸送帶在煤礦井下作業(yè)時，因為摩擦使得傳輸帶上的正負電荷失衡而產(chǎn)生靜電荷。這種靜電荷積聚在輸送帶表面上且不易消失，當(dāng)其累積達到一定值時，會對接地物體上產(chǎn)生放電火花，進而引起火災(zāi)或瓦斯爆炸。

2 抗靜電法

當(dāng)下，塑料抗靜電的主要方法是控制靜電的產(chǎn)生和積累。控制靜電是指通過阻止摩擦發(fā)生或降低摩擦發(fā)生率的方式來減少靜電的產(chǎn)生;控制靜電的積累主要是通過接地導(dǎo)電，使剩余電荷流向大地，也可以通過增加環(huán)境的相對濕度，添加抗靜電劑或?qū)щ姴牧希ㄈ绾谏珜?dǎo)電炭、金屬粉塵等）來加速靜電的流動，避免大量靜電的積聚。

因此，為了使絕緣性能較好的塑料具有一定的導(dǎo)電性能，可以采用以下方法：第一種方法是：在塑料中加入抗靜電劑或?qū)⒖轨o電劑均勻地涂抹到制品表面。第二種方法是：在塑料中加入導(dǎo)電填料（如超導(dǎo)碳黑、乙炔碳黑等）。第三種方法是：通過接枝共聚這種科學(xué)技術(shù)來改變聚合物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進而獲得更多的極性基團或離子基團來增加導(dǎo)電性。第四種方法是：用強氧化劑氧化塑料制品表面，增加導(dǎo)電性。

二、煤礦靜電的產(chǎn)生及危害

各種不同型號的輸送機被使用在煤礦礦井下，在其高速運行過程中，輸送帶的托輥、滾筒間會重復(fù)性發(fā)生接觸和分離，此過程會產(chǎn)生巨大的摩擦。傳輸帶上產(chǎn)生的靜電電位可高達數(shù)千伏，甚至數(shù)萬伏，并導(dǎo)致大量電荷的積累。在這種情況下，一旦電荷超過了一定值，就會發(fā)生火花放電現(xiàn)象。如果靜電火花的最小能量值超過周圍的可燃瓦斯氣體的點燃能量值，就會引起火災(zāi)或爆炸事件，甚至導(dǎo)致煤礦坍塌，人員傷亡等安全事故。

三、抗靜電的配方

1 抗靜電劑的選擇

考慮到阻燃PVC輸送帶的抗電性能，現(xiàn)階段我國采用的主要方法是在配方中加入適當(dāng)?shù)募句@陽離子抗靜電劑。因為季銨鹽陽離子具有良好的抗靜電特性，但在特定應(yīng)用中出現(xiàn)了一些缺陷和缺陷。問題一是季銨鹽陽離子耐熱性差，會降低PVC樹脂的熱穩(wěn)定性，并加快老化速度，其在應(yīng)用單脂肪烷基三甲基鹵化銨抗靜電劑的過程中已經(jīng)得到了全面的驗證;問題二是季銨鹽類陽離子等抗靜電劑可以和PVC阻燃輸送帶之中的部分金屬皂類發(fā)生反應(yīng)，生成物為性質(zhì)穩(wěn)定的復(fù)合物，以此降低了輸送帶的抗靜電效果，使得樹脂的熱穩(wěn)定性進一步減弱。從耐熱性的角度出發(fā)，季銨鹽類陽離子抗靜電劑不適合添加到PVC阻燃輸送帶的生產(chǎn)中，由此可得，熱穩(wěn)定性更好的非離子型抗靜電劑更適合被使用到PVC阻燃輸送帶的生產(chǎn)中。

基于全面考慮PVC輸送帶的具體生產(chǎn)條件和靜電劑和配方中的另外輔助劑間的相互影響，最后傳輸帶的生產(chǎn)選用非離子型的脂類抗靜電劑來減少PVC阻燃輸送帶的表面電阻值。非離子型抗靜電劑有著穩(wěn)定的耐熱性，和其他助劑之間的協(xié)調(diào)性良好，在操作的過程中對制品物理機械性沒有太大的制約性影響。該種抗靜電劑的作用成理為：第一，抗靜電劑的親水基團使得制品外表的吸濕性提高，從而產(chǎn)生單分子的導(dǎo)電膜;第二，易于在塑料制品外表產(chǎn)生抗靜電劑分子層，從而使得其平滑性提高，以此能夠使得摩擦減少。一系列的操作表明，向增塑劑用量大于30份的阻燃輸送帶配方中增加非離子型抗靜電劑KJ一210以及阻燃劑三磷酸酯，對其進行攪拌后展開均勻化的散布，成型后它能逐漸遷移到輸送帶表面，形成抗靜電分子層，從而降低輸送帶表面電阻，使PVC阻燃輸送帶具有良好的抗靜電性能和阻燃性能。

2 配套材料的選擇

使用炭黑來當(dāng)作導(dǎo)電材料，可以進一步減少PVC塑料的電阻值，賦予其良好的導(dǎo)電性。人們普遍有以下看法：PVC樹脂中的黑碳主要以粒子形式存在。隨著炭黑量的增加，粒子之間的距離也隨之減小，一旦粒子間發(fā)生相互接觸，就會產(chǎn)生許多導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)通道，從而大大增加了PVC塑料的導(dǎo)電性。然而PVC塑料制品的電阻值卻在減少，且不會和炭黑的增加量之間呈現(xiàn)出相應(yīng)的線性關(guān)系，在增加到固定量后，再添加炭黑，它的導(dǎo)電性也不會有著太大的改變。相關(guān)資料顯示，在炭黑增加量超過7份之后，則會產(chǎn)生炭黑的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，再增加大量的炭黑對PVC塑料制品的外表電阻不會帶來太大的影響，而是在炭黑量進一步提高的同時，PVC塑料的伸長率呈現(xiàn)出降低的趨勢，還會在PVC塑料燃燒的過程中出現(xiàn)紅燼，使得阻燃效果變差。顯然，解決PVC阻燃輸送帶的抗靜電問題，不能光采取增碳措施，需要選擇最合理的用量。

綜上所述，處于安全生產(chǎn)的角度考慮，PVC阻燃輸送帶的抗靜電性能一定要得到加強。因為煤礦礦井環(huán)境中含有易燃易爆氣體，靜電反應(yīng)會時常發(fā)生，當(dāng)這些靜電積累到一定程度后，就會引起爆炸、火災(zāi)等重大安全事故。首先是對其配方進行改進和優(yōu)化，加入適量的乙炔黑碳、穩(wěn)定劑、潤滑劑、穩(wěn)定助劑、TCEP和KJ-210等材料，并通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制作流程進行加工生產(chǎn)，然后對其進行取樣實驗，發(fā)現(xiàn)與常規(guī)輸送帶相比，改良過配方的輸送帶的抗靜電和阻燃性能有了明顯的提高，因此這種方法值得推廣。

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