高分子復(fù)合材料板生產(chǎn)工藝流程

礦用高分子復(fù)合材料風(fēng)門(mén)廣泛應(yīng)用用于煤礦井下，其制作風(fēng)門(mén)的材料是一種復(fù)合材料，可以起到阻燃抗靜電作用

高分子復(fù)合板材用于煤礦、金礦或非金屬礦井下時(shí), 懸浮的煤粉或其他粉塵與塑料板材相互摩擦碰撞, 正負(fù)電荷在它們之間重新分布, 正負(fù)電荷分別積聚在塑料板材和粉塵上。

( 1) 在塑料中添加抗靜電劑對(duì)制品進(jìn)行表面涂敷。

( 2) 在塑料中添加導(dǎo)電材料, 通過(guò)混煉將導(dǎo)電材料分散到本來(lái)是非導(dǎo)體的塑料中, 使其成為復(fù)合導(dǎo)電塑料。所用導(dǎo)電材料有:

1.炭類(lèi)導(dǎo)電材料( 石墨, 炭黑, 炭纖維) ;2.金屬類(lèi)導(dǎo)電材料( 金屬粉末, 碎屑, 金屬纖維) ;3.鍍金玻璃纖維, 涂鍍鎳、銀、銅、不銹鋼等金屬的云母。

( 3) 在塑料制品的單面或雙面涂敷導(dǎo)電性涂層或復(fù)合一層導(dǎo)電性薄膜。

( 4) 將金屬網(wǎng)或?qū)щ娦钥棽寂c塑料制品復(fù)合。

( 5) 研制結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料。

3塑料板材基礎(chǔ)材料的選擇

3.1 樹(shù)脂的選擇

樹(shù)脂是復(fù)合導(dǎo)電塑料的基體, 根據(jù)樹(shù)脂材料生產(chǎn)情況和經(jīng)濟(jì)性因素, 選擇齊魯石化公司生產(chǎn)的 pvc( s—1000),其本身阻燃性優(yōu)良, 在 pvc 中加入適量的導(dǎo)電材料, 使其具備良好的導(dǎo)電性, 加入其他助劑可達(dá)到理想的機(jī)械沖擊強(qiáng)度。

3.2 導(dǎo)電填料的選擇

由于炭黑來(lái)源廣, 便宜, 可選用炭黑作為導(dǎo)電填料。有關(guān)炭黑導(dǎo)電機(jī)理有 2 種假說(shuō):1. 炭黑粒子在一定剪切力作用下, 炭黑團(tuán)聚體變成黏結(jié)粒子, 在 100nm 距離內(nèi)能彼此接觸形成網(wǎng)絡(luò), π電子通過(guò)網(wǎng)狀鏈移動(dòng)而發(fā)生導(dǎo)電。這是導(dǎo)電回路論;2.炭粒子不僅接觸, 而且電子躍遷分散于基質(zhì)高分子化合物中的炭黑粒子的間隙( 1000nm 以下) 而發(fā)生導(dǎo)電, 即隧道效應(yīng)論或存在于炭黑粒子間的高電場(chǎng)強(qiáng)度, 引起發(fā)射電流而產(chǎn)生導(dǎo)電現(xiàn)象, 即場(chǎng)致發(fā)射論。

特導(dǎo)電炭黑粒徑較小, 具有高的比表面積, 高的結(jié)構(gòu)度, 是好的導(dǎo)電填料。所以, 選用特導(dǎo)電炭黑作為 pvc 導(dǎo)電填料。

3.3 改性劑的選擇

在 pvc 樹(shù)脂中加入導(dǎo)電炭黑后, 隨著炭黑用量的增加, 不僅使加工困難, 而且復(fù)合材料變得又脆又硬, 沖擊性能急劇下降。為了使材料具有良好的機(jī)械性能和沖擊性能, 須考慮對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行改性。該實(shí)驗(yàn)選用含氯量 35%的 CPE 來(lái)提高其沖擊性能。

4高分子復(fù)合材料板材生產(chǎn)工藝流程

( 1) 特導(dǎo)電阻燃 PVC 專用料計(jì)量、捏合。將特導(dǎo)電炭黑進(jìn)行處理, 與阻燃劑、穩(wěn)定劑、加工助劑、改性劑、PVC 樹(shù)脂按照配方準(zhǔn)確計(jì)量 , 經(jīng)高速混料機(jī)熱混至 115~1250C 后 , 冷混至

40~600C。

( 2) 板材擠出。將特導(dǎo)電專用料加入雙螺桿擠出機(jī)的料斗中, 調(diào)節(jié)工藝參數(shù), 經(jīng)機(jī)頭口模擠出得到不同尺寸的 PVC 胚板。

( 3) 板材成型。經(jīng)機(jī)頭擠出的管胚進(jìn)入真空冷卻定徑套, 經(jīng)二次噴淋冷卻, 板材成型后牽引機(jī)遇主機(jī)保持同步牽引, 板材達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及定長(zhǎng)時(shí)進(jìn)行切割, 切割下來(lái)的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)翻管堆積架下生產(chǎn)線, 經(jīng)過(guò)質(zhì)檢入庫(kù)。

5試驗(yàn)結(jié)果與討論

從復(fù)合材料導(dǎo)電機(jī)理分析可知, 當(dāng)加入量小于 3 份時(shí), 炭黑的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有形成, 表面電阻下降緩慢; 隨著特導(dǎo)電炭黑加入量的增加, 炭黑粒子逐漸形成了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò), 從而使 PVC 的導(dǎo)電性能增強(qiáng), 表面電阻下降。當(dāng)加入量超過(guò) 9 份時(shí), 炭黑的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成, 田家更多的炭黑對(duì) PVC 的表面電阻影響不大。

炭黑相當(dāng)于一種填料, 加入到 PVC 中,減少了分子間的作用力, 從而使 PVC 的拉伸強(qiáng)度下降。同時(shí)限制了 PVC 的鏈段運(yùn)動(dòng), 并且存在應(yīng)力集中現(xiàn)象, 引起了 PVC 沖擊強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率下降。由于炭黑的加入, 增加了 PVC 表面抵抗外力壓入的能力, 硬度因而增加。

5.3 阻燃劑用量對(duì) PVC 性能的影響

在煤礦井下使用的塑料板須具有自熄性, 即接觸火源時(shí)燃燒速度很慢, 離開(kāi)火源時(shí)能很快停止燃燒并自行熄滅。雖然聚氯乙烯含氯量很高( 約為 57%), 本身具有阻燃性, 但是還不能滿足煤礦用板材的性能要求。