高聚物靜電現象

高聚物靜電現象
任何兩種固體，不論化學組成是否相同，只要物理狀態不同，其內部電荷載體的能量分布也就不同。當這兩種物體相互接觸時,就存在接觸電位差,因此在界面層發生電荷的轉移。當轉移電荷產生的電位差與接觸電位差相等時，電荷的轉移達到了動態平衡。當這兩個物體重新分離以後，每個物體都帶有比接觸前過量的正（或負）電荷，這種現象稱為接觸帶電或靜電。不同的材料產生靜電的方式和過程可以不同，高聚物靜電現象主要是由接觸和摩擦引起的，它包括高聚物固體和固體的摩擦，固體和液體或氣體的摩擦。
高聚物材料是優良的電絕緣體，表面電阻率和體積電阻率很高，所帶靜電荷不易泄漏，因此靜電現象特別顯著，所帶靜電可高達數萬伏特，電荷衰減很慢，可達數年之久。
摩電序 對靜電現象機理的了解尚不完善，它與材料的化學結構、物理狀態、接觸和摩擦方式、溫度、濕度等實驗條件有關，A.科恩得出一個普遍規律：如果兩個物體相互摩擦而帶電，則介電常數較高的物體帶正電（給電子體）。圖中的實驗結果說明，科恩規律對高聚物而言，在很寬的範圍內是適用的，當圖內序列中的兩種物質摩擦時，排在序列前面的物質表面產生正電，排在序列後面的物質表面產生負電，這種順序稱為摩電序。在相同條件下，由摩擦產生的電量與兩種物質在摩電序中的差距有關，差距愈大，摩擦產生的電量愈多。
電荷的分離和累積 累積電荷的泄漏可通過材料的內部或表面。泄漏的速率與材料的介電常數 ε和體積電阻率ρ有關。當ρ＜10歐·厘米時一般不產生靜電現象，當ρ＞10歐·厘米時靜電現象比較顯著。 靜電消失的另一途徑是通過氣體放電，空氣在標準狀況下的介電強度約為32千伏／厘米, 相當於在5×10平方埃的面積上存在一個電子所帶的電荷，電荷密度不很高,因此,高聚物因摩擦放電而產生火花的現象是常見的。
套用 一般，靜電對高聚物加工和使用不利，它影響人身或設備的安全，甚至引起爆炸或火災等事故。由於靜電是電荷的產生和泄漏兩個過程的動態平衡，消除靜電的方法就是控制電荷產生或使產生的電荷儘快泄漏。由於控制電荷產生較為困難，實際解決的方法主要是提高物體表面傳導以使電荷儘快泄漏，目前工業上廣泛採用的抗靜電劑，即提高高聚物表面電導。例如用烷基二苯醚磺酸鉀作滌綸片基的抗靜電塗層時，可使其表面電阻率降低7～8個數量級。
高聚物的靜電現象一般是有害的，但近年來利用高聚物的靜電現象成功地製成了靜電複印、靜電記錄、靜電照相等新技術以及壓電體、駐極體等新材料。