高聚物的静电现象

4.4.2　高聚物的静电现象

两种物体相互摩擦或接触，只要其内部结构中电荷载体的能量分布不同，在它们各自的表面上就会发生电荷再分配。重新分离后，两种物质将带有比其摩擦或接触之前过量的电荷，这种现象称为静电现象。高聚物在生产、加工及使用过程中，免不了与其它材料、器件发生接触或摩擦，也就是说高聚物带静电是难免的。例如塑料制品从金属模具中脱模出来时就会带电，合成纤维在纺织过程中也会带电，塑料、纤维及橡胶制品在使用过程中产生静电更是常见，干燥天气下脱下合成纤维的衣服时，能听到放电的响声，在暗处的时候还能看到放电辉光。印刷工艺中，纸张及合成树脂膜在高速轮转机上与棍子摩擦，前者能带电5×10^－9库/cm²，后者则更高，表现在干燥冬天印刷车间较多地发生新闻油墨因带电而变成微粒子，然后飞溅到纸张上即溅墨现象，凹印中由于油墨有挥发性，有时候会产生因放电火花招致火灾。特种印刷中聚乙烯膜的图文周围渗出线状的胡须，图文部分(尤其大面积图文)形成模糊斑点，油墨转移不上，彩色凹印等的聚酯片上因静电使尘埃被吸附混入油墨中，附在印品表面引起伤痕及微孔现象等。总之带电现象处处可见，纸张的带电、橡胶辊的带电、油墨的带电，以至整个印刷机的带电，无不影响印刷适性。

静电起电的机理一般认为是这样的：对接触起电来说电子克服原子核的作用，从材料表面逸出，不同的物质其逸出功不同，当两种物质接触时，由于接触电位差与它们的逸出功之差成正比，这种接触在界面上形成电场，在电场作用下电子将从逸出功小的一方向逸出功大的一方转移，直至平衡。因此逸出功大的带负电，逸出功小的带正电，表4-5为高聚物的电子逸出功：

表4-5　高聚物的逸出功

摩擦起电的情况则要复杂得多，高聚物的摩擦起电序与其逸出功的大小顺序基本一致，如表4-6所示。

表4-6　高聚物的摩擦起电序

由于大多数高分子材料表面电阻率很大，所产生的静电荷流失很慢，即电荷损失半衰期较大，如表4-7所示。这一特性常常会引起一些不良后果，如塑料制品容易积灰，纺织物易起球，分离感光片时会由于静电作用而产生火花使其曝光等。很明显，材料的电荷损失半衰期越大，其带静电的可能性就越高。

表4-7　带电材料电荷损失的半衰期

高聚物的静电效应在实际应用中有利有弊，防止静电效应的方法有各种各样，如在材料的内部和外部使用抗静电剂是常用的方法。乙烯-偏二氯乙烯共聚物中加30%的炭黑，其塑性没有改变，但是体积电阻率(10²欧·厘米)明显下降，这样材料就不再带静电了。在材料的表面用抗静电剂处理，使材料表面电阻率降低，但体积电阻率不变。不过在外表用抗静电处理并非永久性的，需要经常再处理。如能减少摩擦，也可降低带静电的可能，例如加润滑剂或者涂聚四氟乙烯等。

另一方面，静电效应在工业上也有有益的应用，像静电染料喷溶、静电复印等。例如在许多预涂材料上涂料的导电性能应给予考虑，如果导电性能差，静电现象明显，在复印或激光印制机上画线部油墨过于浓厚，有时甚至堆积得很厚，一方面墨粉用量大。另一方面经常使图文变成一墨堆；如导电性能太好，则吸墨过少，致使图文部分平淡，甚至不出现图文。