關于煤礦用PVC阻燃輸送帶的抗靜電性能探討

孫晅

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

關鍵詞：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傳輸帶時存在擔憂。因為PVC是很好的絕緣體、且導電性能較差，所以使其在摩擦的過程中產生的靜電，不能得到及時的泄露。同時也因為PVC材質的這個特點，如果被應用在有大量瓦斯且易于出現靜電的煤礦里，是極容易因靜電聚集而引發火災，從而導致安全事故的發生，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、靜電產生機理及抗靜電方法

1 靜電產生過程

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

2 抗靜電法

當下，塑料抗靜電的主要方法是控制靜電的產生和積累。控制靜電是指通過阻止摩擦發生或降低摩擦發生率的方式來減少靜電的產生;控制靜電的積累主要是通過接地導電，使剩余電荷流向大地，也可以通過增加環境的相對濕度，添加抗靜電劑或導電材料（如黑色導電炭、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將抗靜電劑均勻地涂抹到制品表面。第二種方法是：在塑料中加入導電填料（如超導碳黑、乙炔碳黑等）。第三種方法是：通過接枝共聚這種科學技術來改變聚合物的內部結構，進而獲得更多的極性基團或離子基團來增加導電性。第四種方法是：用強氧化劑氧化塑料制品表面，增加導電性。

二、煤礦靜電的產生及危害

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、滾筒間會重復性發生接觸和分離，此過程會產生巨大的摩擦。傳輸帶上產生的靜電電位可高達數千伏，甚至數萬伏，并導致大量電荷的積累。在這種情況下，一旦電荷超過了一定值，就會發生火花放電現象。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，就會引起火災或爆炸事件，甚至導致煤礦坍塌，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，現階段我國采用的主要方法是在配方中加入適當的季銨陽離子抗靜電劑。因為季銨鹽陽離子具有良好的抗靜電特性，但在特定應用中出現了一些缺陷和缺陷。問題一是季銨鹽陽離子耐熱性差，會降低PVC樹脂的熱穩定性，并加快老化速度，其在應用單脂肪烷基三甲基鹵化銨抗靜電劑的過程中已經得到了全面的驗證;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生反應，生成物為性質穩定的復合物，以此降低了輸送帶的抗靜電效果，使得樹脂的熱穩定性進一步減弱。從耐熱性的角度出發，季銨鹽類陽離子抗靜電劑不適合添加到PVC阻燃輸送帶的生產中，由此可得，熱穩定性更好的非離子型抗靜電劑更適合被使用到PVC阻燃輸送帶的生產中。

基于全面考慮PVC輸送帶的具體生產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定的耐熱性，和其他助劑之間的協調性良好，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，從而產生單分子的導電膜;第二，易于在塑料制品外表產生抗靜電劑分子層，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

使用炭黑來當作導電材料，可以進一步減少PVC塑料的電阻值，賦予其良好的導電性。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，一旦粒子間發生相互接觸，就會產生許多導體網絡通道，從而大大增加了PVC塑料的導電性。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出相應的線性關系，在增加到固定量后，再添加炭黑，它的導電性也不會有著太大的改變。相關資料顯示，在炭黑增加量超過7份之后，則會產生炭黑的導電網絡，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塑料的伸長率呈現出降低的趨勢，還會在PVC塑料燃燒的過程中出現紅燼，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。因為煤礦礦井環境中含有易燃易爆氣體，靜電反應會時常發生，當這些靜電積累到一定程度后，就會引起爆炸、火災等重大安全事故。首先是對其配方進行改進和優化，加入適量的乙炔黑碳、穩定劑、潤滑劑、穩定助劑、TCEP和KJ-210等材料，并通過相關標準制作流程進行加工生產，然后對其進行取樣實驗，發現與常規輸送帶相比，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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