一种加工煤矿井下电缆挂钩用的抗静电阻燃增强聚氯乙烯 本发明涉及一种工业上应用的改性高分子材料，具体地说是一种加工煤矿井下电缆挂钩用的抗静电阻燃增强聚氯乙烯。
目前，煤矿井下用的电缆挂钩都是用钢材加工的，在巷道里每隔1.5米布置一个作支承，它们所承受的拉伸力、弯曲力和剪切力均不很大，完全可以用塑料来替代。塑料具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐油等特点，并且成本低、重量轻，但也有易燃烧和易产生静电、强度低等弱点，所以必须对其抗静电、阻燃和机械强度方面进行改性。
阻燃改性通常是在树脂中加入一些含磷、卤素的有机物或三氧化二锑等阻燃剂来阻止或减缓其燃烧，可以单独使用一种类型的阻燃剂，也可以将几种阻燃剂混合使用。
抗静电改性通常是在树脂中加入一些防静电剂。这些防静电剂主要有胺的衍生物、季胺盐类、磷酸酯类和聚乙二醇酯类，这类物质既有微弱的电离性，又有适当的吸水性，致使塑料表面具有导电的分子层。也有在树脂中加入导电材料如炭黑、石墨或金属粉末，但这样做往往会降低制品的机械强度。
机械强度改性一般根据不同种类的树脂和不同的机械强度要求加入不同种类的填充剂及偶联剂和一些特定的助剂来提高制品的机械强度。热塑性塑料一般是加入无机填料来达到增强效果，填充剂一般是粉末状物质，它能够赋予制品新的性能和降低成本。
目前，塑料代替钢材在煤矿井下应用研究已取得了很大进展，特别是聚乙烯材料，已被用于井下给、排水管，排风管等。如CN1085920A，93109001.6公开地一种线性低密度聚乙烯阻燃抗静电套管及其制法，它们在阻燃和抗静电方面基本上达到了规定要求，但聚乙烯属软质塑料，其弯曲强度差，不能作支承件使用。CN106567905A，91104025.0公开的一种改性聚氯乙烯及其制品也仅限于用在鞋地面覆盖物上，它是将聚氯乙烯、丁腈橡胶、增塑剂、抗静电剂、抗氧剂、热稳定剂、阻燃剂及其它填充剂经混合、捏合、塑炼、烘干、挤塑、造粒所制成的，拉伸强度仅为20MPa，弯曲强度也较差，无法用作支承件。
本发明的目的在于根据煤矿井下的特定环境提供一种能抗静电，有阻燃性能、符合MT113-85《煤矿井下用非金属制品安全性能检验规范》的要求，适合加工煤矿井下电缆挂钩用的抗静电、阻燃和机械强度高的聚氯乙烯。
本发明是这样实现的：
抗静电改性采用有机抗静电剂，即季胺盐型阳离子表面活性剂SH-105，它特别适用于聚氯乙烯和氯蜡共混产品。其分子结构中含有亲水基团和疏水基团，疏水基团伸向树脂内部，使它与高聚物有一定的相容性，不致影响塑料的机械强度，亲水基团伸向塑料表面，由于它的吸湿性，在塑料表面形面一层水膜，静电沿水膜向大地泄漏，当塑料表面的抗静电剂因水洗或揩拭被除去后，内部的抗静电剂会因微观布朗运动而迁移至表面上来，从而恢复其抗静电能力。
阻燃改性采用氯乙基磷酸酯(TCEP)和氯化石蜡作为主阻燃剂，采用三氧化二锑(Sb2O3)作为辅助阻燃剂，同时还选用了具有阻燃性的磷酸三酚酯(TCP)作为增塑剂，在起到改变加工成型性能的同时，起阻燃效果。
其机理分别是：TCEP、氯化石蜡和PVC中的CL与Sb2O3受热时生成SbCL3比重大，覆盖在高聚物的表面起覆盖作用，且气态时有捕捉自由基的作用；TCP受热时，磷化合物分解生成磷酸的非燃性液态膜，其沸点可达300℃，燃烧时进一步生成偏磷酸，偏磷酸进一步聚合生成聚偏磷酸，磷酸生成的覆盖层起覆盖效应，聚偏磷酸为强酸，有很强的吸水性，使高聚物脱水而碳化，改变了高聚物燃烧过程的模式并在其表面形成碳膜以隔绝空气，发挥出更强的阻燃效果。
机械强度改性采用ACR-AL-II型PVC抗冲击改性剂，属丙烯酸酯类弹性体，它不但能提高制品的抗冲击强度，还可改善制品的加工性能。另外还加入了适当比例的CaCO3，CaCO3作为填充剂，价格低廉，它不但能起到降低成本之效应，还能提高制品的抗弯曲强度。为了进一步提高制品的机械性能，还采用了钛酸酯类偶联剂，对无机填料进行表面处理，增加无机填料和助剂与树脂的亲和性，提高制品机械强度的同时改善加工成型性能。
具体配方如下(重量比)：
PVC 100
ACR-AL-II 5～15
CaCO3 8～12
TCP 5～10
氯化石蜡 5～10
TCEP 5～10
SH-105 8～15
二盐 3～5
三盐 2～4
Sb2O3 10～15
偶联剂 0.5～1.0
所述的二盐、三盐为二盐基硫酸铅、三盐基硫酸铅，是一种热稳定剂，能提高PVC降解温度的添加剂。
其加工工艺如下：
一、混料：
1、将计量好的CaCO3、二盐、三盐、Sb2O3投入高混机中混合并干燥；
2、将计量好的由丙酮按一定比例稀释的钛酸酯偶联剂喷入混料中对其进行表面处理，
3、将计量好的PVC投入高混机中，并使高混机低速运行，充分混合；
4、将计量好的TCP喷入高混机中混合，保证增塑剂能被充分的吸收；
5、将计量好的ACR-AL-II，氯化石蜡、TCEP、SH-105等添加剂投入高混机中，充分混合。
二、混炼、塑化：
将充分混合的物料投入螺杆式注射机料斗，在注射机中混炼塑化，控制好温度、压力和塑化时间。
三、注射入模：
将塑化好的PVC物料通过注射机喷嘴注入所设计的模具中成型。
四、冷却脱模：
将冷至热变型温度5～50℃以下的制品脱模即得所设计的制品。
本发明加工成的PVC电缆挂钩根据MT113-85《煤矿井下用非金属制品安全性能检验规范》，经安徽省劳动保护质量监督检测中心测试，得出如下结论：
测试项目 测试数据 指标
有焰燃烧时间平均值(S) 0 ＜12
无焰燃烧时间平均值(S) 0 ＜30
表面电阻平均值(Ω) 1.33×103 ＜3×103
机械性能测试结果如下：
断袭强度 40.2MPa
弯曲强度 70MPa
缺口冲击强度 37RJ/m2
从上述检测数据可看出，本发明制品有良好的抗静电性和阻燃性，适合煤矿井下使用，其强度也足以支承井下的电缆线，并且本产品具有不易老化，重量轻，耐酸碱、耐腐蚀、成本低等优点。
附图说明：
图1为聚氯乙烯电缆挂钩的正、侧视图。
图中H＝413mm D＝50，R0＝8 R1＝25 R2＝33
δ1＝5 δ2＝8
实施例：
1、将10份CaCO3、4份二盐，3份三盐、5份Sb2O3投入高混机中在40℃条件下混合2～3分钟，然后将经丙酮稀释的0.5份钛酸酯偶联剂喷入搅拌的物料中，搅拌20～30分钟左右，加入100份PVC，连续搅拌40分钟，降低转速，喷入5份TCP，连续运转15分钟后，将5份ACR-AL-II，2份氯化石蜡投入高混机中，混合8～10分钟后投入TCEP2份，SH-1055份，继续混合2～3分钟后混料结束。
自高混机中出来的物料投入注射机的料斗中，在注射机中混炼、塑化后注射入模具中成型，注射成型的工艺条件为：料筒温度150～180℃，注射压力：70～140MPa，注射时间：40～20S，模具温度：50～60℃，成型周期30～120S。
最后冷却至热变形温度5～50℃以下脱模即得制品。
2、将10份碳酸钙、4份二盐，3份三盐、10份Sb2O3、0.7份钛酸酯偶联剂、100份PVC、5份TCP、10份ACR-AL-II、6份氯化石蜡、5份TCEP、10份SH-105按实施例1同样方法进行混料、表面处理、在同样的工艺条件下混炼塑化、注射入模，然后冷却脱模即得制品。
3、将100份PVC、15份ACR-AL-II、10份CaCO3、5份TCP、8份氯化石蜡、8份TCEP、15份SH-105，4份二盐，3份三盐、15份Sb2O3、1份钛酸酯偶联剂按实施例1同样方法进行混料及表面处理、然后在同样的工艺条件下混炼、塑化、注射入模，然后冷却脱模即得制品。
4、将100份PVC、12份ACR-AL-II、10份CaCO3、5份TCP、4份氯化石蜡、6份TCEP、12份SH-105，4份二盐，3份三盐、12份Sb2O3、0.9份钛酸酯偶联剂按实施例1同样方法进行混料及表面处理，然后在同样的工艺条件下混炼、塑化、注射入模，然后经冷却脱模即得制品。
经以上方法加工制成的聚氯乙烯电缆挂钩其阻燃性和抗静电性能经安徽省劳动保护监督测试中心测试符合MT113-85《煤矿井下用非金属制品的安全性能检测规范》，其机械强度测试效果也很好，可以取代钢材电缆挂钩在井下应用。