煤礦用阻燃抗靜電熱塑性復(fù)合材料
在煤礦領(lǐng)域，一直用金屬鋼管進(jìn)行瓦斯抽放。但金屬鋼管不耐腐蝕,使用年限一般為8~12a;而且銹蝕脫落層常堵塞管道,造成全線不通;礦區(qū)地層變動易產(chǎn)生應(yīng)力集中而斷裂。熱塑性工程塑料耐蝕性好、抗沖擊、加工方便，可以完全克服上述缺點(diǎn)。但未經(jīng)改性的高分子聚合物本身不阻燃，表面電阻在1012Ω以上，容易產(chǎn)生靜電。非阻燃抗靜電高分子材料產(chǎn)生的靜電具有很高的電壓和較大的能量，會導(dǎo)致介質(zhì)電離放電，極易成為點(diǎn)火源，如果一次全部釋放，也足以引起瓦斯煤塵爆炸。由于使用不具有阻燃抗靜電性能的材料誘發(fā)的重特大火災(zāi)事故曾頻頻發(fā)生，風(fēng)筒與輸送帶、電纜并稱礦井"三條火龍"。
常用于礦井中的熱塑性塑料有PP/PE、UHWPE管材，PA66/6、ABS礦燈部件，PVC線纜等，一般通過加入阻燃劑的方式對熱塑性塑料進(jìn)行阻燃改性，常見的阻燃劑包括有鹵阻燃劑、無鹵阻燃劑，以及最新的納米阻燃協(xié)助劑、硅氧系阻燃劑等，目前，我們對塑料阻燃改性研究較多，性能也日趨成熟。對于抗靜電改性，國內(nèi)也有一定的積累，為賦予高分子樹脂抗靜電性能主要通過兩方面實(shí)現(xiàn)，一是通過添加表面改性劑，在原樹脂表面形成一層親水層，由于“吸水”而產(chǎn)生抗靜電，這種方式成本低，效果好，但由于是“析出”在表面，受制于環(huán)境濕度，而且長久下來會因親水層“磨損”而慢慢失效，因而只是“非永久性抗靜電”；另一種方法是通過添加導(dǎo)電填料形成導(dǎo)電通路而實(shí)現(xiàn) “永久性抗靜電”，常見的導(dǎo)電填料包括炭黑、金屬纖維、碳纖維等，這些都能實(shí)現(xiàn)比較好的抗靜電效果，但也各有缺點(diǎn)，如炭黑要實(shí)現(xiàn)比較好的抗靜電效果往往添加量很大，加工困難的同時機(jī)械性能破壞嚴(yán)重；金屬纖維成本雖然添加量小，但成本過于昂貴，對機(jī)器損害大；相對來說，碳纖維較適用于高分子樹脂的抗靜電改性，其只需添加5%-10%就可以達(dá)到106-109Ω抗靜電效果，成本增加相對不大，機(jī)械性能也相當(dāng)優(yōu)異，但其本身剛性較強(qiáng)不抗沖，材料開發(fā)的時候需要考慮增加其抗沖擊性能。需要指出的是，市場上最新推出離子型聚醚嵌段導(dǎo)電樹脂材料，其本身表面電阻107-109，添加到聚合物中表面電阻只能達(dá)到108-109Ω，添加量較大，價格昂貴，而且其也不適用于增強(qiáng)產(chǎn)品中，不能用于機(jī)械強(qiáng)度要求高的部件中。
為了確保煤礦安全生產(chǎn)，《煤礦安全規(guī)程》第128條規(guī)定：煤礦井下必須采用阻燃、抗靜電材料。煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT164-1995《煤礦用正壓風(fēng)筒》和MT165-1995《煤礦用負(fù)壓風(fēng)筒》明確規(guī)定了風(fēng)筒材料的阻燃、抗靜電性能要求。國家煤礦安全監(jiān)察局安監(jiān)總煤礦字[2005]133號《關(guān)于印發(fā)〈煤礦重大安全生產(chǎn)隱患認(rèn)定辦法（試行）〉的通知》中，將使用非阻燃抗靜電風(fēng)筒確定為重大安全隱患，必須立即停產(chǎn)整頓。因此，非阻燃抗靜電材料既不符合《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，不滿足煤礦安全生產(chǎn)要求，也不具備礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志，必將予以淘汰。經(jīng)阻燃抗靜電改性的熱塑性復(fù)合材料，在煤礦領(lǐng)域?qū)⒂斜容^廣泛的應(yīng)用。
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