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输送带的防静电方法


输送带的防静电方法
  聚氯乙烯(PVC)输送带作为一种新型的塑料制品,以其重量轻、寿命长、阻燃性好、不易产生摩擦等优点,被广泛用于煤矿、矿山和各类工厂企业。但是,由于PVC是良好的绝缘体,表面电阻大,导电性能差,在煤矿这一富含瓦斯又易产生静电的场合,极易因静电积聚而引发爆炸或火灾等重大事故。因此,需要通过配方设计提高PVC阻燃输送带的抗静电性能。
1.静电产生机理及抗静电方法1. 1静电产生过程采用塑料与橡胶材料制成的输送带在煤矿井下运行时,会因受到摩擦造成带体上正、负电荷失去平衡而产生静电荷,静电荷积聚在输送带表面不易消失,当达到一定值时,会对接地物体产生放电火花,引起火灾或瓦斯爆炸。
1.2抗静电方法目前,塑料抗静电的方法主要是控制静电的产生和积累,控制静电的产生主要是通过减轻或防止摩擦来减少静电的产生;控制静电的积累主要是通过接地传导、增加环境相对湿度以及加入抗静电剂或导电物质(如导电炭黑、金属粉等)来加速静电泄漏,避免静电的大量聚积。
  因此,为了使绝缘性能良好的塑料具有一定的导电性,主要采用以下几种方法:①在塑料中添加抗静电剂或用抗静电剂对制品进行表面涂敷。②向塑料中添加导电性填料(如导电炭黑、金属粉等)。③通过接枝共聚改变聚合物结构,使其带有较多的极性基团或离子基团,增加导电性。④用强氧化剂氧化塑料制品表面,增加导电性。
  而在PVC阻燃输送带的实际生产过程中,一般采用在覆盖层配方中添加抗静电剂和导电填料的方法,来降低输送带的表面电阻和体积电阻,使其具有一定的抗静电性能。
2.抗静电配方的探索与讨论对煤矿用PVC阻燃输送带来讲,配方的抗静电性是非常重要的问题,为了使输送带运行过程中产生的静电荷通过本身及时传导并泄漏掉,我们必须从工艺状况、生产成本等多种因素考虑,选择合适的抗静电剂和导电材料,来降低PVC阻燃输送带的表面电阻,确保输送带的表面电阻不大于3×10 8Ω。
2.1抗静电剂的选择为了使PVC阻燃输送带具有良好的抗静电性能,目前国内使用的传统方法是在配方中添加季铵盐类阳离子抗静电剂;而实践证明季铵盐类阳离子型抗静电剂虽然附着力强,抗静电性能优良,但它在实际使用过程中存在着许多不足之处。首先,季铵盐类抗静电剂本身耐热性较差,容易受热分解,能降低PVC树脂的热稳定性,加快PVC树脂的老化进程,这点在我们使用单脂肪烷基三甲基卤化铵抗静电剂进行生产的过程中已得到充分证实;其次,季铵盐类阳离子型抗静电剂能与PVC阻燃输送带配方中的硬脂酸铅、硬脂酸钡等金属皂类热稳定剂发生化学反应,形成稳定的复合物,从而影响输送带的抗静电效果,降低树脂的热稳定性。因此在耐热性要求极高的PVC阻燃输送带的生产过程中不宜采用季铵盐类阳离子型抗静电剂,应使用热稳定性和抗静电性都十分良好的非离子型抗静电剂。
  根据PVC输送带的实际加工条件,并考虑所用抗静电剂与配方中的其他助剂的相互影响,本次采用非离子型的酯类抗静电剂来降低PVC阻燃输送带的表面电阻。非离子型抗静电剂耐热性能良好,与其它助剂配伍性佳,没有离子型抗静电剂易于引起塑料老化的缺点,在加工使用过程中对制品物理机械性能也无不良影响。此类抗静电剂的作用机理主要是:①抗静电剂的亲水基团增加制品表面的吸湿性,形成一个单分子的导电膜;②在塑料制品表面形成抗静电剂分子层,增加制品表面的平滑性,从而减少摩擦,降低静电荷的产生。经过反复试验证明,在增塑剂用量超过30份的阻燃输送带覆盖层配方中加入非离子型抗静电剂KJ - 210以及阻燃剂三(β-氯乙基)磷酸酯(TCEP),经过混炼将其均匀分散于本来是非导体的PVC塑料中,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。
2.2导电材料的选择由于炭黑是天然的半导体材料,导电性能持久稳定,可大幅度调整高分子材料的电阻率,加之来源广泛,价格便宜,因此,选用炭黑作为导电填料。从降低生产成本等多种因素考虑,本配方采用乙炔炭黑作为导电材料。
  采用炭黑作为导电材料,能够降低PVC塑料的体积电阻率,使其具有一定的导电性。通常人们认为,炭黑是以粒子形式分散于PVC树脂中,随着炭黑添加量的增加,粒子间距不断缩小,当粒子接近或接触时,便形成大量导电网络通道, PVC塑料的导电性能就被大大提高。但是PVC塑料制品电阻率的下降,并不与炭黑的添加量成直线关系,当达到一定的添加量后,即使再增加炭黑,其导电性改变也不再显著。据有关资料报道,当炭黑加入量大于7份后,炭黑的导电网络已形成,添加更多的炭黑对PVC塑料制品的表面电阻影响不大,反而随着炭黑量的不断增加, PVC塑料的拉伸强度、冲击强度、伸长率均大幅下降,硬度上升,并且在PVC塑料燃烧时会产生红烬,降低阻燃效果。因此,要解决PVC阻燃输送带的抗静电问题仅用多加入炭黑的方法是不可取的,必须选择最佳使用量。
  现拟定PVC阻燃输送带最佳抗静电配方为:PVC, 100; KJ - 210, 7;乙炔炭黑, 5; TCEP, 9;稳定剂, 6;润滑剂、加工助剂,适量。
3.实验工艺以及测试结果3. 1工艺流程及要求PVC阻燃抗静电输送带的试制工艺流程如下:PVC树脂、各种助剂搅拌捏合塑炼压延平板成型制样捏合温度控制: 105~115℃。两辊开炼机温度控制:前辊, 150~155℃;后辊, 145~150℃。三辊压延机温度控制:上辊, 140~145℃;中辊, 150~155℃;下辊, 90~100℃。平板成型温度控制:最高温度不超过165℃。
3.2测试结果采用上述抗静电配方,经过生产性加工制成的PVC阻燃抗静电输送带经国家采煤机械质量监督检验中心检验,其导电性能和阻燃性能均符合MT914 - 2002《煤矿用织物整芯阻燃输送带》标准要求,其性能测试结果如所示。
4结论在PVC阻燃输送带的生产过程中,加入非离子型抗静电剂KJ - 210以及导电材料乙炔炭黑,能够在降低生产成本的同时,大幅度提高PVC输送带的抗静电性能和阻燃性能,并使其具有良好的物理机械性能。

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