日常中举凡在生活周遭都会有静电的存在,像是用塑胶梳子摩擦后其产生的静电可将头发吸附在梳面上;开门时被门把电到;工厂屯放过多的物品在特殊的环境下引起火灾……等,类似上述的情况多到不枚胜举,造成工业生产与日常生活的麻烦。这些都是静电放电导致的情况的。当静电积累到一定程度的时候会释放出来,严重时会产生火花,进而引起爆炸或火灾。国内外都有过不少的案例,像是1985年美国的电子元件因静电引起的损失多达5亿多美元。
一、那么静电是如何产生的?
“静电”是指与电荷积累有关的现象。例如,两物体因相互接触和/或摩擦而产生的带电现象。所有的物质都是由原子组成的,而原子又是由带正电荷的原子核与带有等量负电荷的绕着核旋转的电子组成。因此,在一般情况下,物体是呈电中性的。但在一定条件下,物体会带电荷。例如,给物体施加外电场时,外电场使物体带电;带电体和非带电体接触时,发生电荷转移而使后者带电;在没有外电场,也未和带电体接触的情况下,两物体因相互接触或摩擦而带电。
由于物体中不同原子的原子核对核外电子的束缚能力(以逸出功表示)不相同,其间可能会发生电子转移。束缚能力小者,电子易逸出,因失去电子而带负电;束缚能力大者,电子不易逸出,反而易吸引其它原子的电子而带负电。
当两个物体接触时(两接触面间的距离小于25×10-4μm),两个表面之间的接触可能使电子跨越界面在两个方向连续的流动。即使是相同材料,一个表面也可从另一个表面得到其失去的电子。两表面之间发生电子转移而形成双电层,由于双电层所带电荷极性相反电荷相等,因此在接触区对外呈电中性。当两个表面分离时,由于电子分布的变化将使相接触的每一材料产生数量相等而符号相反的电荷(带有多余电子的材料带负电荷,而缺少电子的材料带正电荷)。如果是导体,当物体分离时,通过电子的瞬间反向流动,而使电子数目平衡。但如果是绝缘体,则电荷可持续存在相当长的一段时间,从而产生静电现象,材料的导电性越低,则所带电荷越多。
在两物体相互接触和摩擦过程中,摩擦功可以转化为热能,也可以转化为静电能。“摩擦起电”这一术语是表示通过在物体上的摩擦作用产生电荷。虽然并非只有摩擦才能产生电荷,但是通过摩擦可增加电荷的产生量。
二、如何解决塑料包装的静电问题?
塑料包装用的防静电包装一般区分为使用长效型或是永久型的静电剂:
1.长效型的静电剂一般是生产时用抗静电剂的添加或涂层方式生产:
长效型的抗静电剂是由小分子的表面活性剂组成,其含有亲水性基团和亲油性基团,由于它和树脂本身不完全相容,因此抗静电剂会从树脂内部迁移到树脂表面。其需要在一定的湿度条件下方可起作用,其亲水基团才能促进塑料表面被水湿润,从而疏导静电荷,降低塑料的表面电阻率。只有当抗静电剂分子迁移到表面后才能起作用,塑料内部的抗静电剂分子不断地迁移至表面,直至完全消耗,因而其作用效果在一定的时间范围内有效。
2.永久型抗静电剂是生产时透过混炼的方法加入到塑胶基料中。不是靠迁移至塑料表面,而是靠在塑料内部形成一个具有导电能力的渗滤网络,以此为通路解掉表面及本体的静电荷,降低电阻率。与长效型的抗静电剂相比,其抗静电效果持久,不受擦拭和洗涤等条件影响,因为它的导电性能不是靠水层来达到的,因而对空气的相对湿度依赖性小;制品的机械性能和耐热型能不受其影响,但添加量较大,价格偏高,使具有优越性能的该材质一直无法被广大生产商接受。
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