【汇旺担保】 高聚物静电现象

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[拼音]:gaojuwu jingdian xianxiang

[英文]:static charges in polymers

任何两种固体,不论化学组成是否相同,只要物理状态不同,其内部电荷载体的能量分布也就不同。当这两种物体相互接触时,就存在接触电位差,因此在介面层发生电荷的转移。当转移电荷产生的电位差与接触电位差相等时,电荷的转移达到了动态平衡。当这两个物体重新分离以后,每个物体都带有比接触前过量的正(或负)电荷,这种现象称为接触带电或静电。不同的材料产生静电的方式和过程可以不同,高聚物静电现象主要是由接触和摩擦引起的,它包括高聚物固体和固体的摩擦,固体和液体或气体的摩擦。

高聚物材料是优良的电绝缘体,表面电阻率和体积电阻率很高,所带静电荷不易洩漏,因此静电现象特别显著,所带静电可高达数万伏特,电荷衰减很慢,可达数年之久。

摩电序

对静电现象机理的了解尚不完善,它与材料的化学结构、物理状态、接触和摩擦方式、温度、溼度等实验条件有关,A.科恩得出一个普遍规律:如果两个物体相互摩擦而带电,则介电常数较高的物体带正电(给电子体)。图

中的实验结果说明,科恩规律对高聚物而言,在很宽的范围内是适用的,当图内序列中的两种物质摩擦时,排在序列前面的物质表面产生正电,排在序列后面的物质表面产生负电,这种顺序称为摩电序。在相同条件下,由摩擦产生的电量与两种物质在摩电序中的差距有关,差距愈大,摩擦产生的电量愈多。

电荷的分离和累积

累积电荷的洩漏可通过材料的内部或表面。洩漏的速率与材料的介电常数 ε和体积电阻率ρ有关。当ρ<108欧·厘米时一般不产生静电现象,当ρ>1012欧·厘米时静电现象比较显著。 静电消失的另一途径是通过气体放电,空气在标准状况下的介电强度约为32千伏/厘米, 相当于在5×102平方埃的面积上存在一个电子所带的电荷,电荷密度不很高,因此,高聚物因摩擦放电而产生火花的现象是常见的。

应用

一般,静电对高聚物加工和使用不利,它影响人身或装置的安全,甚至引起爆炸或火灾等事故。由于静电是电荷的产生和洩漏两个过程的动态平衡,消除静电的方法就是控制电荷产生或使产生的电荷尽快洩漏。由于控制电荷产生较为困难,实际解决的方法主要是提高物体表面传导以使电荷尽快洩漏,目前工业上广泛采用的抗静电剂,即提高高聚物表面电导。例如用烷基二苯醚磺酸钾作涤纶片基的抗静电涂层时,可使其表面电阻率降低7~8个数量级。

高聚物的静电现象一般是有害的,但近年来利用高聚物的静电现象成功地制成了静电覆印、静电记录、静电照相等新技术以及压电体、驻极体等新材料。

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