[发明专利]煤矿风筒用导电膜

说明书

技术领域

本发明属于PVC膜功能材料领域，具体涉及煤矿风筒用导电材料。

背景技术

煤矿井下导风筒是由风筒布经缝合或粘合而成，主要用于井下没有形成通风回路的工作面，以便给工作人员提供氧气和防止瓦斯聚集，对煤矿井下安全生产起着非常重要的作用。导风筒性能的好与坏，主要体现在风筒布上。多年来，风筒布多用橡胶制作；橡胶风筒布有很多缺点，如成本高、使用寿命短、工艺复杂、耐燃性和抗静电性较差、且重量大、风阻较大、外涂粉料的污染等。为获得在较宽温度范围内具有良好机械性能，同时具有良好的耐燃、抗静电性能的导风筒，以保障矿井下的通风安全，因此具有良好力学性能的抗静电的风筒用材料的开发具有重要意义。聚氯乙烯(PVC)是世界塑料工业中用量最大的树脂品种之一，其电阻高达10¹⁵Ω或更高。良好的电绝缘性能导致材料在某些场合下使用易出现静电荷积聚而造成损失甚至酿成灾害。因此对PVC抗静电材料的研究开发已成为PVC科研与生产的重要课题。

通过提高高分子材料表面电导率或体积电导率使高聚物材料迅速放电可防止静电的积聚；添加抗静电剂也是提高高分子材料表面电导率的有效方法之一，而提高高聚物体积电导率可采用添加导电填料或与其它导电分子共混的技术。根据添加方式不同，PVC抗静电剂的使用可分为外涂型和内加型两类。外涂型抗静电剂是通过刷涂、喷涂或浸涂等方法涂敷于制品表面，它们见效快，适用广，但容易因摩擦、洗涤而脱失。因此只能提供暂时的或短期的抗静电效应。内加型抗静电剂是在配料时加入到树脂中，使其均匀地分散于整个聚合物内，它可从高分子材料内部向表面迁移，在表面形成均匀的抗静电层，它耐摩擦、耐洗涤，效能持久，是高分子材料中广泛使用的抗静电剂类型。 

 “掺杂”是实现高分子导电的有效途径，而且也证实了它的可靠性和实用性。传统的煤矿风筒用导电膜，常常采用附着导电涂层的导电膜，其耐磨耐用性远远适合不了煤矿风筒等剧烈环境下的使用。因此采用高分子“掺杂”实现其持久导电是一个不错的选择，但是高分子膜材料“掺杂”存在的另一个问题是如何实现各个组分材料如高分子材料PVC、导电材料和各种填料的充分融合，从而具有很好的分散性和相容性。因此，有必要开发一种煤矿风筒用导电膜，通过优化加工工艺，找到良好的“掺杂”配方，使各组分具有很好的分散性和相容性。在此基础上使产品具备持久耐用的导电能力，并且具备良好的拉伸强度、直角撕裂强度和阻燃性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有良好“掺杂”配方，并且具备良好的抗静电性能、拉伸强度、直角撕裂强度和阻燃性的煤矿风筒用导电膜。

所述煤矿风筒用导电膜采用PVC树脂粉、增塑剂、抗静电剂以及活性碳酸钙为主要原料，添加阻燃剂、大豆油、稳定剂、色料作为辅料，经升温搅拌、密炼、过滤、四辊压延、雾面轧花、冷却定型、裁边、卷取工序制作而成导电膜；其中，以PVC树脂粉100重量份计，增塑剂、抗静电剂、活性碳酸钙、阻燃剂、大豆油、稳定剂、色料的用量分别为10~20份、10~20份、20~40份、5~15份、1~5份、1~5份、0.1~2份；

其中，活性碳酸钙的制备条件为：铝酸酯用量为碳酸钙的1~3%、转数为15 000~17000 r/min、乳化温度为70~85℃、乳化时间为50~70 min、保温时间为30~50 min。

优选地，所述的PVC树脂粉的聚合度为1600，增塑剂为DOP，抗静电剂为阳离子增塑剂TC-90，稳定剂为钡锌稳定剂，活性碳酸钙为经由铝酸酯偶联剂活化改性的碳酸钙，阻燃剂为1:3重量比的Mg(OH)₂和Al(OH)₃。

优选地，所述导电膜制备过程中，搅拌温度为60℃~110℃，密炼温度为210℃~250℃，过滤温度为140℃~160℃，四辊压延温度为140℃~200℃，控制速度为50~80 m/min。

优选地，所述导电膜的表面电阻≤6×10⁹Ω。

本发明的有益效果是：

1.通过在PVC膜配方中添加阳离子抗静电剂TC-90并优化其加工工艺，使产品具有良好的导电性能。与附有导电涂层的导电膜相比，具有耐磨耐用的特性，适合煤矿风筒等剧烈环境下的使用，产品能长期保持良好的导电能力。