新型超支化聚酰胺—酯抗静电剂的合成及其对煤矿PVC输送带的抗静电性能研究

摘要

煤矿PVC输送带作为煤矿井下运输的一种运输工具，与传统输送带相比，具有带体轻，阻燃，强度高，耐用等特点，在煤矿开采运输中起到不可替代的作用。然而，输送带表面由PVC糊树脂塑化而成，PVC本身具有很高的阻值，在输送带工作过程中，由于摩擦产生静电，这种静电在输送带表面不能及时排除，会不断积累，达到一定程度后，会产生电火花，给煤矿井下作业带来很大的安全隐患。为此，在煤矿PVC输送带生产加工过程中会通过加入抗静电剂来降低PVC输送带带体电阻，增强其导电性，从而排除表面电荷，以达到抗静电作用。普通抗静电剂具有分子结构小，在带体中稳定性差，与基体相容性不好等缺点，给生产以及在抗静电剂的选择上带来很多麻烦。针对上述存在的问题，本研究结合超支化较稳定的三维空间立体结构，以及分子末端具有大量的活性基团，合成了一种大分子高活性的端羟基超支化抗静电剂，并对末端进行改性得到对应的端羧基超支化抗静电剂，端季铵盐超支化抗静电剂，并应用于PVC输送带覆盖胶中进行性能测试。
　　本研究主要由以下几部分组成:
　　(1)端羟基超支化抗静电剂的合成及性能测试
　　采用氯代十二烷，二乙醇胺合成核分子，以丁二酸酐，二乙醇胺合成AB2单体，控制单体与核分子的摩尔比得到G2、G3、G4代端羟基超支化抗静电剂，并对其进行了IR、元素分析、粘度、热失重等表征测定。结果表明，合成的产物结构与设计的超支化分子结构相符。将合成的抗静电剂应用于PVC输送带覆盖胶中，并探讨抗静电剂在添加使用和涂覆使用时对PVC输送带覆盖胶抗静电性能的影响，以及抗静电剂的吸水性、耐水洗性等性能。结果表明，G2、G3、G4代端羟基超支化抗静电剂均表现出较好的的抗静电性能，G3代抗静电剂在添加量为2.0％，能使PVC输送带表面电阻达到6.51×107Ω，且抗静电剂具有很好的吸水性、耐水洗性及稳定性，在涂覆使用时表面阻值达到5.41×107Ω，达到国家标准。
　　(2)端羧基超支化抗静电剂的合成及性能测试
　　在合成的端羟基超支化抗静电剂基础上采用丁二酸酐对其进行末端改性，得到端羧基超支化抗静电剂，通过羧基滴定表明，改性接枝率达到91.0％。将抗静电剂应用于PVC输送带覆盖胶中进行性能测试，结果表明，三代产品中，G3代表现出较好的抗静电性能，并且优于未改性的抗静电剂，在添加量为2.0％时，表面电阻达到5.56×107Ω，表现出较好的稳定性，耐水洗性和吸水性，涂覆使用时表面阻值达到4.13×107Ω，到达国家标准。
　　(3)端季铵盐超支化抗静电剂的合成与性能测试
　　采用环氧氯丙烷对端羟基超支化抗静电剂结构进行改性，合成端氯基超支化结构，再对其进行季铵化，合成端季铵盐超支化抗静电剂，此方法避开传统采用先合成季铵盐改性体，再接枝而接枝率低的缺点，将产物进行分离提纯，并通过滴定测量产物中氯离子含量，测试接枝率，测量结果表明，本研究方案合成的季铵盐抗静电剂接枝率达到89.0％，通过性能测试发现在添加量1.5％下，能使输送带表面电阻达到3.63×107Ω。性能比端羟基，端羧酸基超支化抗静电剂的抗静电性能较好并表现出较好的耐水洗性，稳定性和吸水性，在涂覆使用时，表面阻值达到2.21×107Ω，符合工业生产要求。
　　(4)抗静电剂对PVC输送带覆盖胶拉伸性能的影响
　　对合成的几种抗静电剂应用于PVC输送带覆盖胶中，进一步对其进行基体拉伸性能影响测试。通过对比测试结果表明，合成的超支化结构的抗静电剂比无超支化结构的抗静电剂对基体物理性能影响较小，且在抗静电性能较好的添加量下，基体拉伸强度达到11.57MPa，断裂伸长率为366.38％符合工业生产要求，反映出具有超支化结构的抗静电剂在覆盖胶层基体中具有很好的相容性与分散性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 超支化聚合物简介

1．1．1 超支化聚合物分子结构特点

1．1．2 超支化聚合物的-性质

1．1．3 超支化聚合物的制备

1．1．4 超支化聚合物常应用的领域

1．2 国内外PVC输送带进展

1．2．1 煤矿用PVC输送带介绍

1．2．2 抗静电PVC输送带的研究

1．3 静电危害及预防

1．4 抗静电剂的分类及作用机理

1．4．1 抗静电剂的分类及特点

1．4．2 抗静电剂的作用机理

1．4．3 抗静电剂的发展现状与趋势

1．5 选题的目的意义

第二章 端羟基超支化抗静电剂的合成及其性能测试

2．1 引言

2．2 实验仪器及药品

2．2．1 实验药品

2．2．2 实验仪器

2．3 端羟基超支化抗静电剂的合成及表征

2．3．1 第二代端羟基超支化抗静电剂的合成

2．3．2 第三代端羟基超支化抗静电剂的合成

2．3．3 第四代端羟基超支化抗静电剂的合成

2．4 抗静电剂的表征方法

2．4．1 红外光谱分析

2．4．2 分子量及其分布的测定

2．4．3 羟值滴定

2．4．4 粘度的测定

2．4．5 元素分析

2．4．6 热失重

2．5 抗静电PVC输送带覆盖胶的制备

2．6 抗静电剂性能测试

2．6．1 抗静电剂耐久性能测试

2．6．2 抗静电剂的添加量对试件抗静电性能影响

2．6．3 抗静电剂的涂覆实验

2．6．4 抗静电剂耐水洗性测试

2．6．5 抗静电剂吸水率测试

2．7 小结

第三章 改性抗静电剂的合成及其性能测试

3．1 引言

3．2 端羧基超支化抗静电剂的合成及其性能研究

3．2．1 端羧基超支化抗静电剂的合成

3．2．2 端羧基超支化抗静电剂结构表征

3．2．3 含端羧基超支化抗静电剂的煤矿PVC覆盖胶的制备

3．2．4 端羧基超支化抗静电剂的性能测试

3．2．5 小结

3．3 端季铵盐超支化抗静电剂的合成及其性能测试

3．3．1 端季铵盐超支化抗静电剂的合成

3．3．2 端季铵盐超支化抗静电剂结构表征

3．3．3 含端季铵盐超支化抗静电剂的煤矿PVC覆盖胶的制备

3．3．4 端季铵盐超支化抗静电剂性能测试

3．3．5 小结

第四章 超支化抗静电剂对PVC输送带覆盖胶物理性能的影响

4．1 引言

4．2 超支化抗静电PVC输送带覆盖胶的制备

4．2．1 实验原料及仪器

4．2．2 实验方法

4．3 测试结果

4．3．1 添加抗静电剂对拉伸强度的影响

4．3．2 添加抗静电剂对断裂伸长率的影响

4．4 小结

第五章 结论

参考文献

致谢

附录