3.抗静电性能评价方法

　　高分子聚合物制品在煤矿井下使用过程中受到机械摩擦、高速风流及风流中所含的粉尘与其表面发生摩擦而产生静电。由于高分子聚合物材料都是绝缘材料,因摩擦产生的静电荷积聚在表面不易消失,当静电荷积聚达到一定程度时会对接地体产生放电现象,当放电能量达到一定程度时,就会引起瓦斯爆炸。日本对“非抗静电塑料风筒的风速、粉尘含量与产生静电的关系”的试验研究表明,风筒内风速越大、含尘量越高,其风筒表面产生的静电电压和静电能量越大。非抗静电塑料风筒在不同风速和风流中不同含尘量所测得的风筒表面的静电电压和静电能量见表1[2]。

　　表1非抗静电塑料风筒在不同条件下抗静电性能比较

　　煤矿井下瓦斯爆炸界限的下限为5.00%CH4,上限为16.00%CH4,最低着火能量为0.28mJ。因此,高分子聚合物制品上的静电放电量很容易引起瓦斯爆炸。据文献[3]报道,日本北海道地区的煤矿在曾经发生的8次爆炸事故中,推测由静电放电引起的有4次,因在事故调查时找不出除静电以外的点火原因。根据事故现场情况推测,可能是由于瓦斯突出时大量的粉尘飞扬混入风筒内与风筒表面摩擦产生静电放电的原故。

　　静电的产生与材料的导电性有关。所谓抗静电材料是指表面电阻率在105～1010Ω或体积电阻率在108～1010Ω?cm或静电衰减半衰期小于2s的材料。目前,我国煤矿用高分子聚合物制品标准全部都采用表面电阻试验方法来评价抗静电性能,与国外一样,也未采用模拟高分子聚合物制品实际使用工况下的抗静电性能。表面电阻与环境的相对湿度有关,据有关资料介绍,表面电阻与相对湿度呈指数函数关系。相对湿度大,表面电阻值低,反之则高。因此测试时必须保持一定的环境温、湿度。标准规定测试的环境温度为(25±5)℃,环境相对湿度为(65±5)%,易导致试验室的测量结果与实际使用环境条件下的差距。另外,虽然因表面摩擦产生的静电主要是通过物体表面传导的,但静电电荷的衰减情况如何也未确定。与表面电阻、体积电阻、表面电荷密度评价方法相比,静电电荷半衰期测试方法的可靠性更高,国外已作为工业标准。满足静电电荷半衰期测试标准,就能达到表面电阻的要求;反之,满足表面电阻标准,不一定满足静电电荷半衰期标准。然而,从试验的最终目的出发,最好能使实际使用工况下的抗静电性能效果再现,与此类似的评价方法有GBΠT13813—2001《煤矿用金属材料摩擦火花安全性试验方法和判定规则》[4],该标准规定了模拟实际使用工况下煤矿用金属材料摩擦火花引起瓦斯爆炸可能性的评价方法。

　　因此,完善煤矿用高分子聚合物材料及其制品的标准体系,采用静电电荷半衰期法评价高分子聚合物材料及其制品的抗静电性能,并与在模拟实际使用工况下制品的抗静电性能评价方法结合起来,可极大地促进煤矿用高分子聚合物制品抗静电性能的提高。

　　4.结论

　　1)从原材料和制品两方面,完善煤矿用高分子聚合物材料及其制品阻燃抗静电性能评价方法的标准体系。

　　2)建议采用氧指数法和大、小规模着火试验法评价高分子聚合物材料及其制品阻燃性能,促进阻燃性能的提高,降低燃烧的发烟性和毒性。

　　3)建议采用静电电荷半衰期法和模拟实际使用工况法评价高分子聚合物材料及其制品的抗静电性能,使其评价方法更趋科学。