塑料抗靜電認(rèn)知過程
（一）、靜電的產(chǎn)生
聚合物的電學(xué)性質(zhì)
一提起高聚物的電學(xué)性質(zhì)，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(xué)性質(zhì)的一個(gè)重要方面，即高的電阻率、很高的耐高頻性、高的擊穿強(qiáng)度，所以是一種理想的電絕緣材料。
其實(shí)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(zhì)。
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(dǎo)體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體、超導(dǎo)體等。
研究高聚物的電學(xué)性質(zhì)，除了生產(chǎn)上的實(shí)用價(jià)值外，它還有重要的物理意義，因?yàn)楦呔畚锏碾妼W(xué)性質(zhì)往往最靈敏地反映高分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)和分子運(yùn)動之間的關(guān)系。電學(xué)性質(zhì)能在比力學(xué)性質(zhì)更寬的頻率范圍內(nèi)測定，測定精確性和靈敏性都高，因而成為研究高分子結(jié)構(gòu)和分子運(yùn)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(zhì)。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(tuán)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(jī)玻璃等
強(qiáng)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(zhì)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(zhì)電容器的兩極板上產(chǎn)生的電荷；Q’為由于介質(zhì)極化而在極板上感應(yīng)的電荷。
介電常數(shù)的大小決定于感應(yīng)電荷Q’的大小，所以它反映介質(zhì)貯存電能的能力。
非極性分子只有電子和原子極化，ε較??；極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(tuán)在分子鏈上的位置。在主鏈上的極性基團(tuán)活動性小，影響??；在柔性側(cè)基上的極性基團(tuán)活動性大，影響大。
（2）分子結(jié)構(gòu)的對稱性。分子結(jié)構(gòu)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(jié)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(tuán)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(shí)，伴隨著能量損耗，使介質(zhì)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(shí)非常小的，tanδ＝10－3～10－4。
當(dāng)聚合物用作絕緣材料或電容器材料時(shí)，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?yàn)榻殡姄p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(dǎo)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(yīng)當(dāng)沒有介電損耗，但實(shí)際上總是有雜質(zhì)（水、增塑劑等）存在，其中極性雜質(zhì)會引起漏導(dǎo)電流，而使部分電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，稱電導(dǎo)損耗。
與力學(xué)損耗相似，介電損耗也用來研究聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)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(dǎo)電性
高聚物存在兩種導(dǎo)電機(jī)理：電子電導(dǎo)（電子、空穴）和離子電導(dǎo)（正、負(fù)離子）。一般高聚物主要是離子電導(dǎo)。有強(qiáng)極性原子或基團(tuán)的高聚物在電場下產(chǎn)生本征解離，可產(chǎn)生導(dǎo)電離子。而非極性高聚物本應(yīng)不導(dǎo)電，它的理論計(jì)算的比體積電阻1025Ω·cm，但實(shí)際上要小好幾個(gè)數(shù)量級，原因是雜質(zhì)帶來的。這些雜質(zhì)是少量沒有反應(yīng)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(dǎo)電的主要載流子。
高聚物導(dǎo)體、半導(dǎo)體則主要是電子電導(dǎo)。
對聚合物加一直流電源時(shí)，發(fā)現(xiàn)通過的電流為表面電流和體積電流之和。I=Is＋I(xiàn)v
相應(yīng)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(dǎo)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(shí)，都是指體積電阻率（即比體積電阻）。這是最重要的電學(xué)性質(zhì)之一，按ρv將材料分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體三類。
導(dǎo)體 ρv＝0～103Ω·cm
半導(dǎo)體 ρv＝103～108Ω·cm
絕緣體 ρv＝108～1018Ω·cm以上
ρv和ρs都是用一個(gè)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(shí)樣品被測面積就是主電極的面積；測定ρs時(shí)電極長度為主電極的周長
