1． 前言
    目前煤礦井下給、排水用管、煤礦井下正壓風(fēng)、噴漿用管、煤礦井下負(fù)壓風(fēng)、抽放瓦斯用管廣泛應(yīng)用鋼管，但由于鋼管重量大、在地下環(huán)境中耐腐蝕性較差，所以塑料管道尤其是耐腐蝕性優(yōu)良、輕質(zhì)高強(qiáng)的玻璃鋼管道應(yīng)當(dāng)是鋼管的最佳替代產(chǎn)品。但煤礦井下用管道都有很高的阻燃、抗靜電要求，而玻璃鋼材料，由于其組分屬于易燃、絕緣材料，所以其阻燃、抗靜電性能很差，很難滿足煤礦井下這種特定的環(huán)境要求。復(fù)合材料本身的性能優(yōu)越性體現(xiàn)在可以通過(guò)添加填料改變微觀結(jié)構(gòu)，從而提高其阻燃抗靜電性能。
很多玻璃鋼生產(chǎn)廠、研究單位已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行這方面的研究，但經(jīng)常遇到阻燃效果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求而抗靜電性能達(dá)不到要求，或者抗靜電性能達(dá)到要求阻燃效果達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求；再有就是添加填料后，樹(shù)脂基體粘度過(guò)高，工藝性很差；還有就是配方的經(jīng)濟(jì)性不佳，成本過(guò)高，導(dǎo)致產(chǎn)品售價(jià)無(wú)法在市場(chǎng)上立足等等。
本公司從配方設(shè)計(jì)、成型工藝等方面對(duì)玻璃鋼的阻燃、抗靜電性能進(jìn)行了研究，通過(guò)多次試驗(yàn)，從中開(kāi)發(fā)了一種在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下兼顧配方的工藝性和經(jīng)濟(jì)性的實(shí)用配方。
2． 阻燃機(jī)理
    玻璃鋼管道的阻燃通常是通過(guò)在樹(shù)脂基體中加入阻燃劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。按使用方法的不同可把阻燃劑分為添加型和反應(yīng)型。添加型阻燃劑主要是通過(guò)在可燃物中添加阻燃劑發(fā)揮阻燃劑的作用。反應(yīng)型阻燃劑則是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在高分子材料中引入阻燃基團(tuán)，從而提高材料的抗燃性，起到阻止材料被引燃和抑制火焰的傳播的目的。在阻燃劑類(lèi)型中，添加型阻燃劑占主導(dǎo)地位，使用的范圍比較廣，約占阻燃劑的85％，反應(yīng)型阻燃劑僅占15％。
    阻燃劑是通過(guò)若干機(jī)理發(fā)揮其阻燃作用的，如吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)、不燃?xì)怏w的窒息作用等。多數(shù)阻燃劑是通過(guò)若干機(jī)理共同作用達(dá)到阻燃目的。
    按所含阻燃元素可將阻燃劑分為鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、磷－鹵系阻燃劑、磷－氮系阻燃劑等幾類(lèi)。鹵系阻燃劑在熱解過(guò)程中，分解出捕獲傳遞燃燒自由基的X•及HX，HX能稀釋可燃物裂解時(shí)產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，隔斷可燃?xì)怏w與空氣的接觸。磷系阻燃劑在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生了磷酸酐或磷酸，促使可燃物脫水炭化，阻止或減少可燃?xì)怏w產(chǎn)生。磷酸酐在熱解時(shí)還形成了類(lèi)似玻璃狀的熔融物覆蓋在可燃物表面，促使其氧化生成二氧化碳，起到阻燃作用。在氮系阻燃劑中，氮的化合物和可燃物作用，促進(jìn)交鏈成炭，降低可燃物的分解溫度，產(chǎn)生的不燃?xì)怏w，起到稀釋可燃?xì)怏w的作用。磷－鹵系阻燃劑、磷－氮系阻燃劑主要是通過(guò)磷－鹵、磷－氮協(xié)同效應(yīng)作用達(dá)到阻燃目的，具有磷－鹵、磷－氮的雙重效應(yīng)，阻燃效果比較好。
3． 抗靜電機(jī)理
    玻璃鋼管道的抗靜電通常是通過(guò)在樹(shù)脂基體中添加抗靜電劑，使制品具有導(dǎo)電性能。常用的抗靜電劑包括：石墨、炭黑、乙炔黑等等，其導(dǎo)電性能差別很大，添加比例也有很大區(qū)別。
選用抗靜電劑是應(yīng)注意：粒度越小、表面積越大、越容易分散，所形成的導(dǎo)電鏈鎖結(jié)構(gòu)越強(qiáng)，分散后的粒子間隙越小，從而導(dǎo)電性能越好，所添加的比例也就越小。
     
4． 實(shí)驗(yàn)部分
     4．1原材料
     基體樹(shù)脂：采用通用型不飽和聚酯樹(shù)脂（196#）及引發(fā)劑和促進(jìn)劑；
     增強(qiáng)材料：采用無(wú)堿無(wú)捻纏繞紗、短切氈、表面氈、網(wǎng)格布
     添加劑：阻燃劑A、阻燃劑B、抗靜電劑C
     4．2阻燃抗靜電玻璃鋼管道的制備
     按照配方準(zhǔn)確稱取各種組分材料，采用纏繞成型工藝按照設(shè)計(jì)方案制備試驗(yàn)所需管材。
     4．3性能測(cè)試
     按照MT181-88《煤礦井下用塑料管安全性能檢驗(yàn)規(guī)范》規(guī)定，測(cè)定玻璃鋼管的阻燃性能、抗靜電性能
    （MT181-88《煤礦井下用塑料管安全性能檢驗(yàn)規(guī)范》規(guī)定玻璃鋼管的阻燃性能、抗靜電性能要求如下：
     2．1阻燃性能要求
     2．1．1按本規(guī)范作火焰燃燒試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)酒精噴燈燃燒器移走后，每組6條試件的火焰燃燒時(shí)間的算術(shù)平均值不得大于3s，其中任何一條時(shí)間的火焰續(xù)燃時(shí)間不得大于10s。
     2．1．2按本規(guī)范作火焰燃燒試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)酒精噴燈燃燒器移走后，每組6條試件的火星燃燒時(shí)間的算術(shù)平均值不得大于20s，其中任何一條時(shí)間的火星續(xù)燃時(shí)間不得大于60s。
     2．2導(dǎo)電性能要求 
     a. 給、排水用玻璃鋼管，其管外壁表面電阻值不得大于1.0×109Ω。
     b. 正壓風(fēng)用玻璃鋼管，其管外壁表面電阻值不得大于1.0×108Ω。
     c. 噴漿用玻璃鋼管，其管外壁表面電阻值不得大于1.0×108Ω。
     d. 負(fù)壓風(fēng)、抽放瓦斯用玻璃鋼管的表面電阻不得大于1.0×106Ω。）
5． 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
    經(jīng)檢測(cè)，玻璃鋼管道的阻燃性能為離火自熄即試樣離開(kāi)火焰馬上自熄；
抗靜電性能：管內(nèi)壁表面電阻值為3.0×103Ω，管外壁表面電阻值為4.0×103Ω；按照MT181-88標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的要求，達(dá)到該阻燃抗靜電性能的管道可適用于煤礦井下環(huán)境。
     5．1經(jīng)濟(jì)性
     對(duì)于該配方的經(jīng)濟(jì)性，筆者及實(shí)驗(yàn)單位進(jìn)行了計(jì)算，在添加填料后，每公斤樹(shù)脂混合基體價(jià)格低于每公斤樹(shù)脂價(jià)格；
       名稱           份數(shù)            單價(jià)(元/公斤)
      196#樹(shù)脂      14.5
       阻燃劑 A       3.5
       阻燃劑 B       25                   13
       抗靜電劑C      3 16
       綜合成本（元/公斤）                12.2

     5．2工藝性
     在添加填料后樹(shù)脂混合基體的粘度控制在400-700cp，適合纏繞工藝；
6． 結(jié)論
    目前已有煤礦企業(yè)開(kāi)始利用該配方進(jìn)行生產(chǎn)，管道的阻燃抗靜電性能及彎曲強(qiáng)度均滿足MT181-88《煤礦井下用塑料管安全性能檢驗(yàn)規(guī)范》規(guī)定。而且工藝性、經(jīng)濟(jì)性很好，適合工業(yè)化大批量纏繞制管工藝。相信該配方會(huì)對(duì)玻璃鋼生產(chǎn)廠帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。