矿用双抗塑编布的研制.pdf

2 0 0 0 年 增 刊 童 蒺 科 技 1 5 9 矿用双抗塑编布的研制 莱阳农学院任显云李在洪 摘要通过对聚乙 烯塑料的改性， 使其具有抗静电、 阻燃之功效， 为煤矿行业提供了 一种安全可靠、 质地轻 便、 价格低廉的新型材料。 关键词聚乙烯 塑编布抗静电 阻燃 聚乙烯是在工、 农业上应用非常广泛的一种塑 料， 具有制作工艺简单、 质地轻便、 价格低廉等优点。 但其缺点是容易燃烧和产生静电。因此在煤矿井下 导风筒、 防爆水袋和巷旁充填袋等方面的应用受到 很大的限制。 煤矿井下采用的传统材料是具有双抗功能的橡 胶布， 但橡胶布的价格是塑料编织布价格的2 3 倍， 增加了 煤炭开采的成本。为开拓聚乙烯新的应 用领域， 经过反复多次对聚乙烯阻燃化和抗静电化 的研究实验， 取得突破性的进展。 l 制备方法及阻燃和抗静电剂的选择 1 ． 1 制备方法的选择 聚乙 烯是非极性高分子材料， 其阻燃化可采用 添加阻燃剂的方法解决； 抗静电化既可采用在原料 中添加抗静电剂的方法， 又可采用表面涂覆抗静电 剂的方法解决。制备方法有三 1 一步法 即在聚乙烯树脂由单体聚合成聚 体后， 加入阻 燃剂、 抗静电剂， 经螺杆挤出机混合均 匀， 直接造粒而成。 2 塑炼法在普通聚乙 稀粒状料中， 加入阻燃 剂、 抗静电剂均匀混合后， 在双辊塑炼机滚筒上混炼 塑化 温度在 l 1 0 ～1 4 0 C 之间 ， 混塑均匀后拉片切 粒而成。 ‘ 3 双螺杆机挤出法 在普通聚乙烯粒料中 加 入阻燃剂混合均匀后， 经过双 螺杆挤出机挤出 温度 在1 5 0 ～ 1 8 0 C 之间 ， 冷却后切成柱状粒料， 柱状粒 料经拉丝、 织布、 覆膜后， 涂覆抗静电剂而成。 第 一种 方法是在聚乙烯树脂生产厂直接完成， 一 般塑料厂不宜采用； 第二种方法生产效率低， 能耗 大， 不 适用； 第三种方法， 混合均匀， 生产效率高， 能 耗小， 因此选用了第三种方法进行生产。 1 ． 2 阻燃剂的选择 用于聚乙烯的 阻燃材料有 无机类 磷、 红磷、 氢 氧化镁、 硼酸钡等 ， 有机类 磷酸脂、 卤素有机化合 物等 。无机类阻燃剂有的使用时不安全， 有的添加 量太大 7 5 ％ 一8 0 ％ ． 因添加量太大而破坏了聚乙 烯的物理机械性能； 有机类的磷酸脂热稳定性差， 因 此选用了卤素有机化合物中的十溴二苯醚作为阻燃 材料， 并用氧化锑作协同剂。 1 ． 3 抗静电剂的选择 适用于聚乙烯的抗静电剂材料有 离子型有机 化合物和强极性有机化合物。 以及无机类的铜、 铝、 碳黑和石墨粉等。 有机类的抗静电材料， 多数热稳 定性差， 不适用于聚乙烯的拉丝和覆膜的工艺要求， 无机类抗静电材料， 若用添加混合法， 因添加量大 6 o 6 5 ％ 不能采用。因此选用了石墨粉在聚乙烯 编织布表面的涂覆法， 使其表面具有抗静电的 功能。 2 条件实验及制备工艺 2 ． 1 条件实验 1 阻燃剂条件实验 聚乙烯是由碳、 氢两种元素组成的高聚物， 阻燃 剂在聚乙 烯这样的高聚物燃烧时的阻燃机理相当复 杂， 多数人认为是化学、 物理方式紧密交错进行的。 物理方式是以降温、 绝热和隔氧途径； 化学方式则以 捕捉高聚合物热分解产生的自由基， 阻止因进一步 断链、 裂解产生可燃性气体的途径。 以十溴二苯醚、 氧化镁和混合助剂配成聚乙烯 的阻燃剂， 通过在小型拉丝机上的多次反复实验得 、 ， 维普资讯 1 6 0 童 晨 尉 技 2 0 0 0 年 增 刊 出阻燃剂的添加量与对聚乙烯阻燃效果的 关系如图 l 。 离 火 冉 熄 时 问 s l l 3 标准要求为≤10 8 Q ， 因 此选用的抗静 电剂涂覆量为0 ． 4 一 O ． 5 1 m 2 进行生产。 2 ． 2 制备工艺 聚 乙 烯 粒 料 鸯 一 器 扁 丝 1 5 0[ 8 0 “C 阻燃剂J 一 一 织布机 浆嚣 【 模机 阻燃塑缠布 编 布抗静电 赉 J 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 阻 燃剂添加量 j 1 3 讨论 图l 阻燃剂添加量与阻燃效果的关系 由图l 知， 阻燃剂添 加量在8 ％以上， 试样离火 自熄时问在 l 0 秒以下， 因此选择向聚乙烯中添加 8 ％一1 0 ％的阻燃剂进行生产。 2 抗静电 剂条件 试验 配 制抗静电剂的原料 石墨粉 6 0 0目以上 ， 、 『l 卜一 l 胶及 混合助剂。经多次实验得出符合要求 的抗静电剂配比 如表I 表I 抗静电 荆原料配比 物料名称 规格 用量 ％ Y l 一l 胶 4 5 石墨粉 6 0 0目以上 1 0 一l 1 分散剂 工业 8 2 8 5 稳定剂 l 5 2 将抗静电剂涂覆于聚乙烯塑编复合布表面， 涂 覆量和电 阻值的关系如下图 。 。 川 鲫 ‘ 津 电0 钠9 g ， m 图2 抗静电 剂涂复量对电阻值 n 的影响 聚乙 烯双 抗塑遍布 双抗塑 编布经过检测 见附表2 ， 完全符合国家 ． 标准， 可以在井下安全使用。 ， J 表2 测试报告 序 项目 名称 标准值 测试值 备注 号 l 校品厚度 0 ． 8 0 r m n 0 ． 6 8 m n q 2 经向 扯断强度 ≥l 3 0 0 N ， 5 o | 啪 2 ．3 9 0 m m 3 纬向 扯断强 度 ≥l 3 0 0 N ， 5 0 m 2 3 9 6 m n q 4 经向 撕裂力 2 ．0 0 N l 7 2 5 纬向 撕裂力 2 0 0 N 1 9 0 6 表面电阻 ≤ 3 l 0 B 0 3 ． 8 X l Q 酒 精灯有焰燃 7 ≤1 8 s 1 8 s 5 条试样 烧时间之和 酒 精灯无焰燃 8 2 0 s 9 s 5 条试样 烧时间 之和 为简化生产工艺， 降低生产成本， 在今后的研究 中， 应着重解决以 下2 个问 题 ①应进一步研究在聚乙烯中同时混入阻燃和抗 静电剂的问 题， 减少工艺流程， 降低生产成本。 ② 进一步 研究合成或者物质混合， 使聚乙烯原 料本身具有阻燃和抗静电 双功能的问题。 ≯ 维普资讯