塑料抗靜電認知過程

（一）、靜電的產(chǎn)生
聚合物的電學性質
一提起高聚物的電學性質，人們馬上會想起高聚物是一種優(yōu)良的電絕緣體，廣泛用作電線包皮。這的確是高聚物優(yōu)良的電學性質的一個重要方面，即高的電阻率、很高的耐高頻性、高的擊穿強度，所以是一種理想的電絕緣材料。
     其實有的高聚物還具有大的介電常數(shù)和很小的介電損耗，從而可以用作薄膜電容器的電介質。
     還有其他具有特殊電功能的高聚物相繼出現(xiàn)，比如高聚物駐極體、壓電體、熱電體、光導體、半導體、導體、超導體等。
     研究高聚物的電學性質，除了生產(chǎn)上的實用價值外，它還有重要的物理意義，因為高聚物的電學性質往往濟靈敏地反映高分子內部結構和分子運動之間的關系。電學性質能在比力學性質更寬的頻率范圍內測定，測定**性和靈敏性都高，因而成為研究高分子結構和分子運動的有力手段。
一、聚合物的介電性
     介電性是指高聚物在電場作用下，表現(xiàn)出對靜電能的儲存和損耗的性質。通常用介電常數(shù)和介電損耗來表示。
     根據(jù)高聚物中各種基團的有效偶極距μ，可以把高聚物按極性的大小分成四類：
     非極性（μ＝0）：聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯等
     弱極性（μ≤0.5）：聚苯乙烯、天然橡膠等
     極性（μ＞0.5）：聚氯乙烯、尼龍、有機玻璃等
     強極性（μ＞0.7）：聚乙烯醇、聚酯、聚丙烯腈、酚醛樹脂、氨基塑料等
     聚合物在電場下會發(fā)生以下幾種極化：（1）電子極化，（2）原子極化，（3）偶極極化。聚合物的極化程度用介電常數(shù)ε表示。它定義為介質電容器的電容比真空電容器增加的倍數(shù)

式中：V為直流電壓；Q0、Q分別為真空電容器和介質電容器的兩極板上產(chǎn)生的電荷；Q’為由于介質極化而在極板上感應的電荷。
     介電常數(shù)的大小決定于感應電荷Q’的大小，所以它反映介質貯存電能的能力。
     非極性分子只有電子和原子極化，ε較?。粯O性分子除有上述兩種極化外，還有偶極極化，ε較大。此外還有以下因素影響ε：
（1）極性基團在分子鏈上的位置。在主鏈上的極性基團活動性小，影響??；在柔性側基上的極性基團活動性大，影響大。
（2）分子結構的對稱性。分子結構對稱的，極性會相互抵消或部分抵消。
（3）分子間作用力。增加分子間作用力（交聯(lián)、取向、結晶）會使ε較大；減少分子間作用力（如支化）會使ε較小。
（4）物理狀態(tài)。高彈態(tài)比玻璃態(tài)的極性基團更易取向，所以ε較大。
     表7-6列出常見聚合物的ε值。
表7-6 常見聚合物的介電常數(shù)
聚合物 ε
聚四氟乙烯 2.0
聚丙烯 2.2
聚乙烯 2.3－2.4
聚苯乙烯 2.5－3.1
聚碳酸酯 3.0－3.1
聚對苯二甲酸乙二醇酯 3.0－4.4
聚氯乙烯 3.2－3.6
聚甲基丙烯酸甲酯 3.3－3.9
尼龍 3.8－4.0
酚醛樹脂 5.0－6.5
     聚合物在交變電場中取向極化時，伴隨著能量損耗，使介質本身發(fā)熱，這種現(xiàn)象稱為聚合物的介電損耗。通常用介電損耗角正切tanδ來表示介電損耗。一般高聚物的介電損耗時非常小的，tanδ＝10－3～10－4。
     當聚合物用作絕緣材料或電容器材料時，希望介電常數(shù)大而介電損耗小為好，以免發(fā)熱消耗電能，而且引起老化。但作為聚合物的高頻焊接，又希望有較大的介電損耗。
     因為介電損耗主要是取向極化引起的，因而通常ε越大的因素也越會導致較大的介電損耗。非極性聚合物理論上講沒有取向極化，應當沒有介電損耗，但實際上總是有雜質（水、增塑劑等）存在，其中極性雜質會引起漏導電流，而使部分電能轉變?yōu)闊崮?，稱電導損耗。
     與力學損耗相似，介電損耗也用來研究聚合物的玻璃化轉變和次級松弛，所得譜圖稱為聚合物的介電松弛譜（溫度譜或頻率譜）。圖7-60是聚四氟乙烯介電損耗的溫度譜。

二、聚合物的導電性
     高聚物存在兩種導電機理：電子電導（電子、空穴）和離子電導（正、負離子）。一般高聚物主要是離子電導。有強極性原子或基團的高聚物在電場下產(chǎn)生本征解離，可產(chǎn)生導電離子。而非極性高聚物本應不導電，它的理論計算的比體積電阻1025Ω·cm，但實際上要小好幾個數(shù)量級，原因是雜質帶來的。這些雜質是少量沒有反應的單體，殘留的催化劑、助劑以及水份，都能在電場下離解而成為導電的主要載流子。
     高聚物導體、半導體則主要是電子電導。
     對聚合物加一直流電源時，發(fā)現(xiàn)通過的電流為表面電流和體積電流之和。I=Is＋Iv
     相應地電阻也可以分為體積電阻Rv和表面電阻Rs
     為了比較不同材料的導電性，通常采用電阻率。電阻的大小與試樣厚度h成正比，與試樣面積S成反比，比例系數(shù)就是體積電阻率ρv。
               或   （單位：Ω·cm）
     類似地，對于表面電阻率ρs有
式中：l為電極的長度；b為電極間的距離。
     一般講電阻率沒有特別注明時，都是指體積電阻率（即比體積電阻）。這是濟重要的電學性質之一，按ρv將材料分為導體、半導體和絕緣體三類。
     導體 ρv＝0～103Ω·cm
     半導體 ρv＝103～108Ω·cm
     絕緣體 ρv＝108～1018Ω·cm以上
     ρv和ρs都是用一個三電極裝置測定（圖7-61），該裝置由主電極、環(huán)形電極和下電極組成。測定ρv時樣品被測面積就是主電極的面積；測定ρs時電極長度為主電極的周長

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