輸送帶的防靜電方法

輸送帶的防靜電方法
　　聚氯乙烯（PVC）輸送帶作為一種新型的塑料制品，以其重量輕、壽命長、阻燃性好、不易產(chǎn)生摩擦等優(yōu)點，被廣泛用于煤礦、礦山和各類工廠企業(yè)。但是，由于PVC是良好的絕緣體，表面電阻大，導(dǎo)電性能差，在煤礦這一富含瓦斯又易產(chǎn)生靜電的場合，極易因靜電積聚而引發(fā)爆炸或火災(zāi)等重大事故。因此，需要通過配方設(shè)計提高PVC阻燃輸送帶的抗靜電性能。
1.靜電產(chǎn)生機理及抗靜電方法1. 1靜電產(chǎn)生過程采用塑料與橡膠材料制成的輸送帶在煤礦井下運行時，會因受到摩擦造成帶體上正、負(fù)電荷失去平衡而產(chǎn)生靜電荷，靜電荷積聚在輸送帶表面不易消失，當(dāng)達到一定值時，會對接地物體產(chǎn)生放電火花，引起火災(zāi)或瓦斯爆炸。
1.2抗靜電方法目前，塑料抗靜電的方法主要是控制靜電的產(chǎn)生和積累，控制靜電的產(chǎn)生主要是通過減輕或防止摩擦來減少靜電的產(chǎn)生；控制靜電的積累主要是通過接地傳導(dǎo)、增加環(huán)境相對濕度以及加入抗靜電劑或?qū)щ娢镔|(zhì)（如導(dǎo)電炭黑、金屬粉等）來加速靜電泄漏，避免靜電的大量聚積。
　　因此，為了使絕緣性能良好的塑料具有一定的導(dǎo)電性，主要采用以下幾種方法：①在塑料中添加抗靜電劑或用抗靜電劑對制品進行表面涂敷。②向塑料中添加導(dǎo)電性填料（如導(dǎo)電炭黑、金屬粉等）。③通過接枝共聚改變聚合物結(jié)構(gòu)，使其帶有較多的極性基團或離子基團，增加導(dǎo)電性。④用強氧化劑氧化塑料制品表面，增加導(dǎo)電性。
　　而在PVC阻燃輸送帶的實際生產(chǎn)過程中，一般采用在覆蓋層配方中添加抗靜電劑和導(dǎo)電填料的方法，來降低輸送帶的表面電阻和體積電阻，使其具有一定的抗靜電性能。
2.抗靜電配方的探索與討論對煤礦用PVC阻燃輸送帶來講，配方的抗靜電性是非常重要的問題，為了使輸送帶運行過程中產(chǎn)生的靜電荷通過本身及時傳導(dǎo)并泄漏掉，我們必須從工藝狀況、生產(chǎn)成本等多種因素考慮，選擇合適的抗靜電劑和導(dǎo)電材料，來降低PVC阻燃輸送帶的表面電阻，確保輸送帶的表面電阻不大于3×10 8Ω。
2.1抗靜電劑的選擇為了使PVC阻燃輸送帶具有良好的抗靜電性能，目前國內(nèi)使用的傳統(tǒng)方法是在配方中添加季銨鹽類陽離子抗靜電劑；而實踐證明季銨鹽類陽離子型抗靜電劑雖然附著力強，抗靜電性能優(yōu)良，但它在實際使用過程中存在著許多不足之處。首先，季銨鹽類抗靜電劑本身耐熱性較差，容易受熱分解，能降低PVC樹脂的熱穩(wěn)定性，加快PVC樹脂的老化進程，這點在我們使用單脂肪烷基三甲基鹵化銨抗靜電劑進行生產(chǎn)的過程中已得到充分證實；其次，季銨鹽類陽離子型抗靜電劑能與PVC阻燃輸送帶配方中的硬脂酸鉛、硬脂酸鋇等金屬皂類熱穩(wěn)定劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的復(fù)合物，從而影響輸送帶的抗靜電效果，降低樹脂的熱穩(wěn)定性。因此在耐熱性要求極高的PVC阻燃輸送帶的生產(chǎn)過程中不宜采用季銨鹽類陽離子型抗靜電劑，應(yīng)使用熱穩(wěn)定性和抗靜電性都十分良好的非離子型抗靜電劑。
　　根據(jù)PVC輸送帶的實際加工條件，并考慮所用抗靜電劑與配方中的其他助劑的相互影響，本次采用非離子型的酯類抗靜電劑來降低PVC阻燃輸送帶的表面電阻。非離子型抗靜電劑耐熱性能良好，與其它助劑配伍性佳，沒有離子型抗靜電劑易于引起塑料老化的缺點，在加工使用過程中對制品物理機械性能也無不良影響。此類抗靜電劑的作用機理主要是：①抗靜電劑的親水基團增加制品表面的吸濕性，形成一個單分子的導(dǎo)電膜；②在塑料制品表面形成抗靜電劑分子層，增加制品表面的平滑性，從而減少摩擦，降低靜電荷的產(chǎn)生。經(jīng)過反復(fù)試驗證明，在增塑劑用量超過30份的阻燃輸送帶覆蓋層配方中加入非離子型抗靜電劑KJ - 210以及阻燃劑三（β-氯乙基）磷酸酯（TCEP），經(jīng)過混煉將其均勻分散于本來是非導(dǎo)體的PVC塑料中，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。
2.2導(dǎo)電材料的選擇由于炭黑是天然的半導(dǎo)體材料，導(dǎo)電性能持久穩(wěn)定，可大幅度調(diào)整高分子材料的電阻率，加之來源廣泛，價格便宜，因此，選用炭黑作為導(dǎo)電填料。從降低生產(chǎn)成本等多種因素考慮，本配方采用乙炔炭黑作為導(dǎo)電材料。
　　采用炭黑作為導(dǎo)電材料，能夠降低PVC塑料的體積電阻率，使其具有一定的導(dǎo)電性。通常人們認(rèn)為，炭黑是以粒子形式分散于PVC樹脂中，隨著炭黑添加量的增加，粒子間距不斷縮小，當(dāng)粒子接近或接觸時，便形成大量導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通道， PVC塑料的導(dǎo)電性能就被大大提高。但是PVC塑料制品電阻率的下降，并不與炭黑的添加量成直線關(guān)系，當(dāng)達到一定的添加量后，即使再增加炭黑，其導(dǎo)電性改變也不再顯著。據(jù)有關(guān)資料報道，當(dāng)炭黑加入量大于7份后，炭黑的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)已形成，添加更多的炭黑對PVC塑料制品的表面電阻影響不大，反而隨著炭黑量的不斷增加， PVC塑料的拉伸強度、沖擊強度、伸長率均大幅下降，硬度上升，并且在PVC塑料燃燒時會產(chǎn)生紅燼，降低阻燃效果。因此，要解決PVC阻燃輸送帶的抗靜電問題僅用多加入炭黑的方法是不可取的，必須選擇最佳使用量。
　　現(xiàn)擬定PVC阻燃輸送帶最佳抗靜電配方為：PVC， 100； KJ - 210， 7；乙炔炭黑， 5； TCEP， 9；穩(wěn)定劑， 6；潤滑劑、加工助劑，適量。
3.實驗工藝以及測試結(jié)果3. 1工藝流程及要求PVC阻燃抗靜電輸送帶的試制工藝流程如下：PVC樹脂、各種助劑攪拌捏合塑煉壓延平板成型制樣捏合溫度控制： 105～115℃。兩輥開煉機溫度控制：前輥， 150～155℃；后輥， 145～150℃。三輥壓延機溫度控制：上輥， 140～145℃；中輥， 150～155℃；下輥， 90～100℃。平板成型溫度控制：最高溫度不超過165℃。
3.2測試結(jié)果采用上述抗靜電配方，經(jīng)過生產(chǎn)性加工制成的PVC阻燃抗靜電輸送帶經(jīng)國家采煤機械質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗，其導(dǎo)電性能和阻燃性能均符合MT914 - 2002《煤礦用織物整芯阻燃輸送帶》標(biāo)準(zhǔn)要求，其性能測試結(jié)果如所示。
4結(jié)論在PVC阻燃輸送帶的生產(chǎn)過程中，加入非離子型抗靜電劑KJ - 210以及導(dǎo)電材料乙炔炭黑，能夠在降低生產(chǎn)成本的同時，大幅度提高PVC輸送帶的抗靜電性能和阻燃性能，并使其具有良好的物理機械性能。

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