3.抗靜電性能評價方法

　　高分子聚合物制品在煤礦井下使用過程中受到機械摩擦、高速風流及風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,當靜電荷積聚達到一定程度時會對接地體產(chǎn)生放電現(xiàn)象,當放電能量達到一定程度時,就會引起瓦斯爆炸。日本對“非抗靜電塑料風筒的風速、粉塵含量與產(chǎn)生靜電的關(guān)系”的試驗研究表明,風筒內(nèi)風速越大、含塵量越高,其風筒表面產(chǎn)生的靜電電壓和靜電能量越大。非抗靜電塑料風筒在不同風速和風流中不同含塵量所測得的風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[3]報道,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,推測由靜電放電引起的有4次,因在事故調(diào)查時找不出除靜電以外的點火原因。根據(jù)事故現(xiàn)場情況推測,可能是由于瓦斯突出時大量的粉塵飛揚混入風筒內(nèi)與風筒表面摩擦產(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準全部都采用表面電阻試驗方法來評價抗靜電性能,與國外一樣,也未采用模擬高分子聚合物制品實際使用工況下的抗靜電性能。表面電阻與環(huán)境的相對濕度有關(guān),據(jù)有關(guān)資料介紹,表面電阻與相對濕度呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系。相對濕度大,表面電阻值低,反之則高。因此測試時必須保持一定的環(huán)境溫、濕度。標準規(guī)定測試的環(huán)境溫度為(25±5)℃,環(huán)境相對濕度為(65±5)%,易導致試驗室的測量結(jié)果與實際使用環(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У?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、表面電荷密度評價方法相比,靜電電荷半衰期測試方法的可靠性更高,國外已作為工業(yè)標準。滿足靜電電荷半衰期測試標準,就能達到表面電阻的要求;反之,滿足表面電阻標準,不一定滿足靜電電荷半衰期標準。然而,從試驗的最終目的出發(fā),最好能使實際使用工況下的抗靜電性能效果再現(xiàn),與此類似的評價方法有GBΠT13813—2001《煤礦用金屬材料摩擦火花安全性試驗方法和判定規(guī)則》[4],該標準規(guī)定了模擬實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價方法。

　　因此,完善煤礦用高分子聚合物材料及其制品的標準體系,采用靜電電荷半衰期法評價高分子聚合物材料及其制品的抗靜電性能,并與在模擬實際使用工況下制品的抗靜電性能評價方法結(jié)合起來,可極大地促進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價方法的標準體系。

　　2)建議采用氧指數(shù)法和大、小規(guī)模著火試驗法評價高分子聚合物材料及其制品阻燃性能,促進阻燃性能的提高,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際使用工況法評價高分子聚合物材料及其制品的抗靜電性能,使其評價方法更趨科學。