高聚物静电现象

[外文]：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，因此在界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，所带静电荷不易泄漏，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。

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、湿度等实验条件有关，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。

累积电荷的泄漏可通过材料的内部或表面。泄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。

一般，静电对高聚物加工和使用不利，它影响人身或设备的安全，甚至引起爆炸或火灾等事故。由于静电是电荷的产生和泄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泄漏。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泄漏，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复印、静电记录、静电照相等新技术以及压电体、驻极体等新材料。