3.抗靜電性能評(píng)價(jià)方法

　　高分子聚合物制品在煤礦井下使用過程中受到機(jī)械摩擦、高速風(fēng)流及風(fēng)流中所含的粉塵與其表面發(fā)生摩擦而產(chǎn)生靜電。由于高分子聚合物材料都是絕緣材料,因摩擦產(chǎn)生的靜電荷積聚在表面不易消失,當(dāng)靜電荷積聚達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)對(duì)接地體產(chǎn)生放電現(xiàn)象,當(dāng)放電能量達(dá)到一定程度時(shí),就會(huì)引起瓦斯爆炸。日本對(duì)“非抗靜電塑料風(fēng)筒的風(fēng)速、粉塵含量與產(chǎn)生靜電的關(guān)系”的試驗(yàn)研究表明,風(fēng)筒內(nèi)風(fēng)速越大、含塵量越高,其風(fēng)筒表面產(chǎn)生的靜電電壓和靜電能量越大。非抗靜電塑料風(fēng)筒在不同風(fēng)速和風(fēng)流中不同含塵量所測(cè)得的風(fēng)筒表面的靜電電壓和靜電能量見表1[2]。

　　表1非抗靜電塑料風(fēng)筒在不同條件下抗靜電性能比較

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　　煤礦井下瓦斯爆炸界限的下限為5.00%CH4,上限為16.00%CH4,最低著火能量為0.28mJ。因此,高分子聚合物制品上的靜電放電量很容易引起瓦斯爆炸。據(jù)文獻(xiàn)[3]報(bào)道,日本北海道地區(qū)的煤礦在曾經(jīng)發(fā)生的8次爆炸事故中,推測(cè)由靜電放電引起的有4次,因在事故調(diào)查時(shí)找不出除靜電以外的點(diǎn)火原因。根據(jù)事故現(xiàn)場情況推測(cè),可能是由于瓦斯突出時(shí)大量的粉塵飛揚(yáng)混入風(fēng)筒內(nèi)與風(fēng)筒表面摩擦產(chǎn)生靜電放電的原故。

　　靜電的產(chǎn)生與材料的導(dǎo)電性有關(guān)。所謂抗靜電材料是指表面電阻率在105～1010Ω或體積電阻率在108～1010Ω?cm或靜電衰減半衰期小于2s的材料。目前,我國煤礦用高分子聚合物制品標(biāo)準(zhǔn)全部都采用表面電阻試驗(yàn)方法來評(píng)價(jià)抗靜電性能,與國外一樣,也未采用模擬高分子聚合物制品實(shí)際使用工況下的抗靜電性能。表面電阻與環(huán)境的相對(duì)濕度有關(guān),據(jù)有關(guān)資料介紹,表面電阻與相對(duì)濕度呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。相對(duì)濕度大,表面電阻值低,反之則高。因此測(cè)試時(shí)必須保持一定的環(huán)境溫、濕度。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)試的環(huán)境溫度為(25±5)℃,環(huán)境相對(duì)濕度為(65±5)%,易導(dǎo)致試驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果與實(shí)際使用環(huán)境條件下的差距。另外,雖然因表面摩擦產(chǎn)生的靜電主要是通過物體表面?zhèn)鲗?dǎo)的,但靜電電荷的衰減情況如何也未確定。與表面電阻、體積電阻、表面電荷密度評(píng)價(jià)方法相比,靜電電荷半衰期測(cè)試方法的可靠性更高,國外已作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。滿足靜電電荷半衰期測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),就能達(dá)到表面電阻的要求;反之,滿足表面電阻標(biāo)準(zhǔn),不一定滿足靜電電荷半衰期標(biāo)準(zhǔn)。然而,從試驗(yàn)的最終目的出發(fā),最好能使實(shí)際使用工況下的抗靜電性能效果再現(xiàn),與此類似的評(píng)價(jià)方法有GBΠT13813—2001《煤礦用金屬材料摩擦火花安全性試驗(yàn)方法和判定規(guī)則》[4],該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了模擬實(shí)際使用工況下煤礦用金屬材料摩擦火花引起瓦斯爆炸可能性的評(píng)價(jià)方法。

　　因此,完善煤礦用高分子聚合物材料及其制品的標(biāo)準(zhǔn)體系,采用靜電電荷半衰期法評(píng)價(jià)高分子聚合物材料及其制品的抗靜電性能,并與在模擬實(shí)際使用工況下制品的抗靜電性能評(píng)價(jià)方法結(jié)合起來,可極大地促進(jìn)煤礦用高分子聚合物制品抗靜電性能的提高。

　　4.結(jié)論

　　1)從原材料和制品兩方面,完善煤礦用高分子聚合物材料及其制品阻燃抗靜電性能評(píng)價(jià)方法的標(biāo)準(zhǔn)體系。

　　2)建議采用氧指數(shù)法和大、小規(guī)模著火試驗(yàn)法評(píng)價(jià)高分子聚合物材料及其制品阻燃性能,促進(jìn)阻燃性能的提高,降低燃燒的發(fā)煙性和毒性。

　　3)建議采用靜電電荷半衰期法和模擬實(shí)際使用工況法評(píng)價(jià)高分子聚合物材料及其制品的抗靜電性能,使其評(píng)價(jià)方法更趨科學(xué)。