王世聪，别明智，杜 靖，徐 旭，代雪琴

(1.中煤科工集团重庆研究院科聚孚工程塑料有限责任公司，重庆 400037；2.重庆市高性能工程塑料工程技术研究中心，重庆 400037)

近年来，国家实施了对煤矿安全生产装备领域进行了新一轮的改造升级措施，对矿用监测监控仪表产品的需求持续加大，该类产品大多是由本质安全型“I”保护的设备，绝大多数使用塑料外壳。而煤矿井下爆炸性环境属于GB3836.1-2010标准里面规定的I类环境，相应的安全技术要求更为严苛，这对于将普通塑料外壳材料应用于I类爆炸性气体环境提出了更高的要求[1]。为此，有必要对该标准中的特殊技术要求条款进行分析、理解，以指导科研技术人员改进材料配方，更好满足标准规定的煤矿井下爆炸性环境要求。

1 标准制定背景

GB3836.1-2010标准作为强制性国家标准，将爆炸性气体环境用电气设备分为I类、II类和III类。I类电气设备用于煤矿瓦斯气体环境，II类电气设备用于除煤矿甲烷气体之外的其它爆炸性气体环境，III类电气设备用于除煤矿以外的爆炸性粉尘环境，其中，煤矿井下瓦斯气体环境用I类电气设备对防护等级要求最高。该标准是工程技术人员设计煤矿井下用安全电气设备时的重要指导性标准之一。

2 阻燃抗静电安全性能

2.1 抗静电性能要求

图1 表面电阻测试示意图

标准第7.4.2条规定：避免静电电荷在I类或者II类电气设备上积聚，需要合理选材，其表面电阻不大于1.0×109Ω，且需要限定外壳非金属部件的表面积，I类电气设备外壳非金属部件最大表面积不得大于10000 mm2。并规定其测试方法采用本标准第26.13条规定的方法进行。

根据GB3836.1-2010标准，表面电阻测试示意图如图1所示，试件表面应干净，完好无损。在试件表面上用导电漆涂两条平行的电极，导电漆溶剂对绝缘电阻不应有明显影响。试件应用蒸馏水擦净，然后用异丙基乙醇(或其它任何能与水混合且不影响试样或电极材料性能的溶剂)清洗，在干燥前再用蒸馏水清洗。不得用手触摸，置于温度(23±2)℃和湿度(50±5)%条件下24 h。试验应在同样的环境条件下进行。

测试时两极间应施加(500±10)V的直流电压，历时(65±5)s后，读取电阻测试仪器显示的表面电阻值。测定时的电压应足够稳定，使电压波动所产生的充电电流与流过试件的电流相比可忽略不计。

为达到该标准规定的表面电阻要求，现广泛使用塑料低分子抗静电助剂，从选择来看一般的低分子抗静电剂，可分为阳离子型、阴离子型、非离子型等，最低一般可以达到107Ω数量级的表面电阻值。而且，低分子抗静电剂塑料材料配方中添加量也不尽相同，一般低分子抗静电剂添加量<1%，添加方式一般有直接涂覆在制品表面，也可与树脂进行混炼，直接涂覆方法虽然简单但存在因抗静电剂水洗、摩擦或自然挥发等损失，需要定期补充，而混炼方法可以使得在材料内部的静电剂通过迁移不断弥补表面静电剂的损失，抗静电效果更持久，但都不能永久保持抗静电效果需要技术人员根据不同使用用途分别予以考虑。

2.2 阻燃要求

本标准第7.5条规定I类电气设备塑料外壳应具有阻燃性能。在规范性附录C：I类电气设备的特殊要求中，第C.3条规

定I类电气设备塑料外壳应采用不燃或阻燃材料制成，并应能承受C.4规定的燃烧性能试验，C.4条规定I类电气设备塑料外壳燃烧性能试验按GB/T 11020-2005中规定的火焰垂直试样法(FV法)进行。C.5条规定试验结果以不低于FV2级的要求为合格。引用标准GB/T 11020-2005为《固体非金属材料暴露在火焰源时的燃烧性试验方法清单》，其中火焰垂直试样法(FV法)关于阻燃等级的判定方法如表1所示。

表1 GB/T11020-2005标准阻燃性试验判定指标

垂直燃烧试验时，分别一组5条试样进行预处理，具体分常态(23±2)℃、(50±5)%RH，48 h条件和老化(70±2)℃，168 h条件→干燥器，(23±2)℃，4 h两种状态，这两个处理条件需要分别按照如表2要求进行判断，且两个预处理条件需要均满足相应的判别标准才能证明符合该等级。

表2 垂直燃烧法判别标准

垂直燃烧试验按照图2所示过程进行。

图2 50 W垂直燃烧试验过程图

图3为燃烧试验样品图片，样品可以采取模塑成型法和裁取方法，裁取试样时需要求注意剔除表面的飞皮、毛刺。

图3 试验样品图片

对于阻燃试验，本标准该要求的试验方法同GB/T2408-2008《 塑料 燃烧性能的测定 水平法和垂直法》和UL94-2013《设备和器械零件用塑料材料的易燃性安全性试验标准》基本一致，这也有助于技术人员将已设计的常用阻燃配方材料应用于煤矿井下瓦斯爆炸性气体环境中[2-3]。由于该标准未对材料本身的禁限用物质含量做出规定，因此阻燃塑料中常用的溴系阻燃剂、磷-氮系阻燃剂均能在材料配方中使用[4]。

3 结论

GF3836.1-2010标准针对塑料材料应用于煤矿井下瓦斯爆炸性气体环境的安全技术条件进行了详细的规定，材料配方技术人员应针对标准要求需要详细理解，这有助于对塑料材料配方的选型，以更好的适应煤矿井下用电气设备塑料外壳部件相关安全技术要求，对生命安全负责。