关于煤矿用PVC阻燃输送带的抗静电性能探讨

孙晅

摘要：PVC输送带因其寿命长、重量轻、阻燃性好等优点，被广泛应用于煤矿、矿山等工厂矿企中。在此基础上，本文分析了煤矿静电危害及相关抗静电措施、讨论相关抗静电配方、并对实验过程和实验要求进行了详细说明。

关键词：煤矿; 阻燃PVC输送带; 抗静电

PVC输送带广泛地被使用在煤矿里，但PVC材质还是存在一定的缺陷，也因这个缺陷使得煤矿在使用PVC传输带时存在担忧。因为PVC是很好的绝缘体、且导电性能较差，所以使其在摩擦的过程中产生的静电，不能得到及时的泄露。同时也因为PVC材质的这个特点，如果被应用在有大量瓦斯且易于出现静电的煤矿里，是极容易因静电聚集而引发火灾，从而导致安全事故的发生，因此，探讨阻燃PVC输送带的抗静电性能是一个非常具有研究价值的课题。

一、静电产生机理及抗静电方法

1 静电产生过程

由塑料和橡胶材料合成的输送带在煤矿井下作业时，因为摩擦使得传输带上的正负电荷失衡而产生静电荷。这种静电荷积聚在输送带表面上且不易消失，当其累积达到一定值时，会对接地物体上产生放电火花，进而引起火灾或瓦斯爆炸。

2 抗静电法

当下，塑料抗静电的主要方法是控制静电的产生和积累。控制静电是指通过阻止摩擦发生或降低摩擦发生率的方式来减少静电的产生;控制静电的积累主要是通过接地导电，使剩余电荷流向大地，也可以通过增加环境的相对湿度，添加抗静电剂或导电材料（如黑色导电炭、金属粉尘等）来加速静电的流动，避免大量静电的积聚。

因此，为了使绝缘性能较好的塑料具有一定的导电性能，可以采用以下方法：第一种方法是：在塑料中加入抗静电剂或将抗静电剂均匀地涂抹到制品表面。第二种方法是：在塑料中加入导电填料（如超导碳黑、乙炔碳黑等）。第三种方法是：通过接枝共聚这种科学技术来改变聚合物的内部结构，进而获得更多的极性基团或离子基团来增加导电性。第四种方法是：用强氧化剂氧化塑料制品表面，增加导电性。

二、煤矿静电的产生及危害

各种不同型号的输送机被使用在煤矿矿井下，在其高速运行过程中，输送带的托辊、滚筒间会重复性发生接触和分离，此过程会产生巨大的摩擦。传输带上产生的静电电位可高达数千伏，甚至数万伏，并导致大量电荷的积累。在这种情况下，一旦电荷超过了一定值，就会发生火花放电现象。如果静电火花的最小能量值超过周围的可燃瓦斯气体的点燃能量值，就会引起火灾或爆炸事件，甚至导致煤矿坍塌，人员伤亡等安全事故。

三、抗静电的配方

1 抗静电剂的选择

考虑到阻燃PVC输送带的抗电性能，现阶段我国采用的主要方法是在配方中加入适当的季铵阳离子抗静电剂。因为季铵盐阳离子具有良好的抗静电特性，但在特定应用中出现了一些缺陷和缺陷。问题一是季铵盐阳离子耐热性差，会降低PVC树脂的热稳定性，并加快老化速度，其在应用单脂肪烷基三甲基卤化铵抗静电剂的过程中已经得到了全面的验证;问题二是季铵盐类阳离子等抗静电剂可以和PVC阻燃输送带之中的部分金属皂类发生反应，生成物为性质稳定的复合物，以此降低了输送带的抗静电效果，使得树脂的热稳定性进一步减弱。从耐热性的角度出发，季铵盐类阳离子抗静电剂不适合添加到PVC阻燃输送带的生产中，由此可得，热稳定性更好的非離子型抗静电剂更适合被使用到PVC阻燃输送带的生产中。

基于全面考虑PVC输送带的具体生产条件和静电剂和配方中的另外辅助剂间的相互影响，最后传输带的生产选用非离子型的脂类抗静电剂来减少PVC阻燃输送带的表面电阻值。非离子型抗静电剂有着稳定的耐热性，和其他助剂之间的协调性良好，在操作的过程中对制品物理机械性没有太大的制约性影响。该种抗静电剂的作用成理为：第一，抗静电剂的亲水基团使得制品外表的吸湿性提高，从而产生单分子的导电膜;第二，易于在塑料制品外表产生抗静电剂分子层，从而使得其平滑性提高，以此能够使得摩擦减少。一系列的操作表明，向增塑剂用量大于30份的阻燃输送带配方中增加非离子型抗静电剂KJ一210以及阻燃剂三磷酸酯，对其进行搅拌后展开均匀化的散布，成型后它能逐渐迁移到输送带表面，形成抗静电分子层，从而降低输送带表面电阻，使PVC阻燃输送带具有良好的抗静电性能和阻燃性能。

2 配套材料的选择

使用炭黑来当作导电材料，可以进一步减少PVC塑料的电阻值，赋予其良好的导电性。人们普遍有以下看法：PVC树脂中的黑碳主要以粒子形式存在。随着炭黑量的增加，粒子之间的距离也随之减小，一旦粒子间发生相互接触，就会产生许多导体网络通道，从而大大增加了PVC塑料的导电性。然而PVC塑料制品的电阻值却在减少，且不会和炭黑的增加量之间呈现出相应的线性关系，在增加到固定量后，再添加炭黑，它的导电性也不会有着太大的改变。相关资料显示，在炭黑增加量超过7份之后，则会产生炭黑的导电网络，再增加大量的炭黑对PVC塑料制品的外表电阻不会带来太大的影响，而是在炭黑量进一步提高的同时，PVC塑料的伸长率呈现出降低的趋势，还会在PVC塑料燃烧的过程中出现红烬，使得阻燃效果变差。显然，解决PVC阻燃输送带的抗静电问题，不能光采取增碳措施，需要选择最合理的用量。

综上所述，处于安全生产的角度考虑，PVC阻燃输送带的抗静电性能一定要得到加强。因为煤矿矿井环境中含有易燃易爆气体，静电反应会时常发生，当这些静电积累到一定程度后，就会引起爆炸、火灾等重大安全事故。首先是对其配方进行改进和优化，加入适量的乙炔黑碳、稳定剂、润滑剂、稳定助剂、TCEP和KJ-210等材料，并通过相关标准制作流程进行加工生产，然后对其进行取样实验，发现与常规输送带相比，改良过配方的输送带的抗静电和阻燃性能有了明显的提高，因此这种方法值得推广。

参考文献：

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