第43卷第7期
2015年7月【来稿摘登】
聚氯乙烯 Polyvinyl Chloride
煤矿井下用PVC管材的抗静电性能分析
朱登国，，刘持政
（山东金达管业有限公司，山东淄博255000）
多年来，钢管普离应用于煤矿并下的通风、排水、瓦斯抽
放，但钢管具有策重、易锈蚀、易结垢等缺点，其使用寿命短，投资成本和运行成本偏高，且不易更换。近几年，煤矿并下用PVC管材因具有轻便、价廉、抗腐蚀、阻燃等优点，得到了广泛的应用。但PVC是绝缘高分子材料[]，表面电阻大，在煤矿并下易产生静电积聚而引起火灾或瓦斯爆炸，因而煤矿并下用PVC管材应具有良好的抗静电性能，这是其在煤矿并下应用的首要条件之一。
煤矿井下用PVC管材静电产生的机制
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当PVC管材在煤矿井下应用时，悬浮于空气中的煤粉、岩石粉或其他粉尘与PVC管材表面接触、摩擦、碰捷，正负电荷就会重新排布，分别积聚在PVC管材和粉尘上。当静电荷多到一定程度就会放电，产生火花，有可能引发火灾或瓦斯爆炸。一般来说，高分子材料的表面电阻小于1×10”α 时，即使产生了静电荷，也会很快转移掉。
一般情况下，PVC材料的表面电阻为1×101*~1×10t7 Q，通常所说的抗静电PVC材料的表面电阻应为1×10°~ 1×10°Q()。MT558.2—2005《煤矿井下用塑料管材第2 部分：聚乙烯管材》明确规定了煤矿井下用PVC管材作为瓦斯抽放和负压风管时，内、外壁表面电阻算术平均值不应大于1.0×10°0：作为供排水管时，外壁表面电阻算术平均值不应大于1.0×10*a；作为正压风管和喷浆用管时，内、外壁表面电阻算术平均值不应大于1.0×10*α[3]。
2防止煤矿井下用PVC管材静电危害的方法
防止静电危害的发生，可从抑制静电的产生和及时消除产生的静电两方面考虑，主要有以下3个途径：通过空气（募气消除、沿着表面消除、在绝缘体内部消除[}。
具体到煤矿井下用PVC管材，为防止静电积聚通常采取下列措施：①通过减轻或防止摩擦来减少静电荷的产生， ②将已产生的静电荷尽快转移掉。
为了提高PVC管材的抗静电性能，目前国内外主要采用的方法如下。
(1)在PVC原料中添加抗静电剂。
(2)在PVC原料中添加导电材料，通过混炼将导电材料·［收稿日期］2015-05-18
Vol.43,No.7 Jul.，2015
分散到PVC管材中。常用的导电材料有以下3类：①炭类导电材料，如石墨、导电炭黑、碳纤维等：②金属类导电材料如金属粉末、金属纤维等；③导电高分子材料，如聚吡略、聚苯硫醚、聚酸菁类化合物、聚苯胺、聚噻等。
(3)在PVC管材表面涂敷导电性涂层或复合一层导电膜。
(4)将金属网与PVC管材复合。
我国的PVC管材生产企业普遍采用在原料中添加导电炭黑的方法来生产煤矿井下用PVC管材。
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导电炭黑的导电机制
有关导电炭黑的导电机制有以下3种假说。
（1)炭黑粒子在一定的剪切力作用下，炭黑团聚体变成
黏结粒子，在几埃的距离内能被此接触形成网络，这样可形成电压差，电子通过网状链移动面发生导电，即导电回路论。导电炭黑对高分子材料抗静电性能影响最大的因素是其用量。
(2)热振动时，电子在炭黑粒子间迁移而导电，即隧道效应论。随着炭黑粒子间距的增大，高分子材料的体积电阻，也增大。
(3)炭黑粒子闻存在高电场强度，其发射电流而导电，即场致发射论。
决定炭黑导电能力的基本因素有：孔度（吸碘值）、结构度（吸油值或DBP吸收值）、粒径、比表面积等。特导电炭黑粒径较小，具有较高的比表面积和较高的结构度，是目前国内较好的导电材料["]。市面上常见的4种炭黑的性能参数见表1。
表14种炭黑的性能参数
种类乙快疾要中超耐离护要导电器格学电炭器
电锁法算数教径/nm 42 25 18 32
吸碘值/(mg/g) 105 131 218 944
比表面积/(m~/g) 65 95 164 828
DBP吸收售/(mL/g) 1.70 1.02 1.11 5.86
pH 管 4.3 8.3 6.8 6.5
【作者简介】朱登国（1970一），男，工程师，本科，主要从事超高分子质量聚乙婚、PVC矿用管材的配方工艺、生产技
术、模具设计等方面的工作。
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