防靜電基礎(chǔ)知識(shí)(已修改)
2025-07-09 16:09 本頁(yè)面
【正文】 第一章：靜電學(xué)基礎(chǔ)1. 1概述：高科技的發(fā)展歷程中，電子技術(shù)和高分子化學(xué)技術(shù)是兩個(gè)重要的方面。電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的小型化和高集成化，相應(yīng)的加工技術(shù)日趨微、細(xì)、薄，使得對(duì)靜電危害不可忽視。隨著電子技術(shù)和產(chǎn)品向國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的廣泛滲透，靜電的影響面越加普遍。正是由于高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促成了高分子材料在工業(yè)、國(guó)防和人民生活各個(gè)方面的廣泛應(yīng)用。普通高分子材料的特點(diǎn)之一就是它具有很高的電阻率，使其特別易于產(chǎn)生靜電。靜電造成的故障與危害，通稱靜電障害。從傳統(tǒng)的觀點(diǎn)來(lái)看，它是火工、化工、石油、粉碎加工等行業(yè)引起火災(zāi)、爆炸等事故的主要誘發(fā)因素之一，也是亞麻、化纖等紡織行業(yè)加工過(guò)程中的質(zhì)量及安全事故隱患之一，還是造成人體電擊危害的重要原因之一。因此，靜電防護(hù)是各行業(yè)最為關(guān)注的安全問(wèn)題之一。隨著高科技的發(fā)展，靜電障害所造成的后果已突破了安全問(wèn)題的界限。靜電放電造成的頻譜干擾危害，是在電子、通信、航空、航天以及一切應(yīng)用現(xiàn)代電子設(shè)備、儀器的場(chǎng)合導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)故障、信號(hào)丟失、誤碼的直接原因之一。例如，電子計(jì)算機(jī)和程控交換機(jī)是兩種有代表性的現(xiàn)代電子設(shè)備，如安裝、使用環(huán)境不當(dāng)，它們的工作都會(huì)受到靜電的困擾。此外，靜電造成敏感電子元器件的潛在失效，是降低電子產(chǎn)品工作可靠性的重要因素。據(jù)日本80年代中期的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)資料，在失效的半導(dǎo)體器件中，有45%是因靜電危害造成的。降低靜電障害是最有效的手段是實(shí)施防護(hù)。因?yàn)?，靜電作為一種自然現(xiàn)象，不讓它產(chǎn)生幾乎是不可能的，但把它的存在控制在危險(xiǎn)水平以下，使其造成的障害盡可能小，則是可能的。有效地進(jìn)行靜電防護(hù)與控制，依賴于對(duì)靜電現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和對(duì)其發(fā)生、存在、清除的控制，依賴于掌握和了解靜電與環(huán)境條件的關(guān)聯(lián)性和靜電發(fā)生的規(guī)律。以上觀點(diǎn)是從靜電危害的防護(hù)角度而言的。對(duì)靜電的應(yīng)用研究本身就是一項(xiàng)重要的高科技門類，但鑒于不屬于本書討論的范圍，在此不再贅述。2. 1靜電：根據(jù)分子和原子結(jié)構(gòu)的理論，自然界中的一切物質(zhì)都是由分子構(gòu)成的，而分子又是由原子組成的。單質(zhì)的分子由一個(gè)或幾個(gè)相同的原子組成，化合物的分子由兩個(gè)或兩個(gè)以上不同的原子組成。高分子材料具有更復(fù)雜的原子結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣排列，并含有更多種類及數(shù)量的原子。原子是構(gòu)成一切化學(xué)元素的最小粒子，它由帶正電的原子核和帶電的圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的電子組成，電子的個(gè)數(shù)及排列層次因元素而異。在自然狀態(tài)下，原子中的這種正、負(fù)電荷是相等的，物質(zhì)處于電平衡的中性狀態(tài)，即不帶電。在靜電學(xué)中稱不帶電的物體為電的中性體。在某種條件下，當(dāng)物質(zhì)原子中的這種電平衡狀態(tài)被打破，丟失或獲得電子，物質(zhì)即由中性狀態(tài)改變?yōu)閹щ姞顟B(tài)。處于帶電狀態(tài)的物體在靜電學(xué)術(shù)語(yǔ)中稱為帶電體。物質(zhì)在獲得電子而形成帶電體時(shí)稱為電子帶電，所帶電荷稱為負(fù)電荷；因失去電子而形成帶電體時(shí)，稱為空穴帶電，所帶的電荷稱為正電荷。物質(zhì)呈現(xiàn)帶電的現(xiàn)象，稱為帶電現(xiàn)象。物質(zhì)的帶電現(xiàn)象是一種自然現(xiàn)象。按照物質(zhì)所帶動(dòng)電荷的存在與變化狀態(tài)可分為動(dòng)電（流電）現(xiàn)象和靜電現(xiàn)象。靜電現(xiàn)象指相對(duì)于觀察者而言，所帶的電荷處于靜止或緩慢變化的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，動(dòng)電現(xiàn)象則與此相反。顯然，在靜電情況下，由于電荷靜止不動(dòng)或其運(yùn)動(dòng)非常緩慢，故它所引起的磁場(chǎng)效應(yīng)較之電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)說(shuō)可以忽略不計(jì)劃內(nèi)。靜電可因多種原因而發(fā)生，例如物體間的磨擦、電場(chǎng)感應(yīng)、介質(zhì)極化、帶電微粒附著等許多物理過(guò)程都有可能導(dǎo)致靜電。3. 1靜電現(xiàn)象：靜電現(xiàn)象廣泛存在于自然界、工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中。1） 自然界中的大氣靜電現(xiàn)象人類生活的地球本身，就是個(gè)極大的導(dǎo)體，~350km的電離層區(qū)建立了方向垂直于地面的電場(chǎng)?？諝庵械碾妶?chǎng)離地面越遠(yuǎn)強(qiáng)度越低。在海平面，晴天時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到120V/m；在3km高處場(chǎng)強(qiáng)為25V/ m；在80km高處，已處在空氣導(dǎo)電的電離層區(qū)域內(nèi)，其場(chǎng)強(qiáng)為4108V/m，對(duì)地電位200~213kv。大氣閃電是最具代表性的自然界靜電現(xiàn)象之一。此外，自然界中的電解、氣流、風(fēng)沙、冰雪、煙塵等都呈現(xiàn)靜電現(xiàn)象。因此，可以毫不夸張地說(shuō)人類生活在靜電的海洋之中。2） 工業(yè)中的靜電現(xiàn)象工業(yè)生產(chǎn)中，由于物體間的機(jī)械分離、與帶電的物體接觸或孤立導(dǎo)體上的靜電感應(yīng)作用，存在著大量的靜電現(xiàn)象。a 在紡織工業(yè)中使用的自由端靜電紡紗，具有工藝流程短、產(chǎn)量高、噪音低、用電省、飛花少、織物耐磨性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，它利用靜電場(chǎng)將單纖維直、排列和凝聚，用自由端加捻成紗。由于電暈放電、磨擦、接觸、極化、電離等方式，使紗織纖維帶有靜電位。例如棉花電位為50V，人造絲電位為100V，維尼綸電位為900V。b 在橡膠工業(yè)中，合成橡膠從苯槽中出來(lái)時(shí)，表面電荷密度達(dá)7106C/m2，靜電位可達(dá)250 kv。像膠壓延機(jī)壓出時(shí)，產(chǎn)品靜電位高達(dá)80 kv。涂膠機(jī)的靜電位為30 kv。c 在印刷和造紙工業(yè)中，紙離開輥筒時(shí)靜電位可達(dá)10~20 kv，經(jīng)過(guò)加光機(jī)達(dá)50 kv。印刷時(shí)， kv，在照像凹板印刷的場(chǎng)合，紙張帶電密度為108~1010C/ m2。d 在石油工業(yè)中，汽油在金屬管道中流動(dòng)時(shí)帶負(fù)電荷，而管道帶正電荷， kv。槽車裝油時(shí)，油面電位高在10 kv以上。在石油精煉過(guò)程中，油品經(jīng)反復(fù)加壓、加熱、噴射、冷卻和壓送等工序，將使油料帶有大量荷。油罐車在馬路上行駛時(shí)輪胎磨擦起電，油料本身由于搖晃也起電，油品經(jīng)過(guò)地閥門、泵、過(guò)濾器和其他截面改變之處劇烈起電，特別在過(guò)濾時(shí)起電電位很高。e 在汽車運(yùn)輸工業(yè)中，輪胎的電阻率為108~，在一般車速下可充電15~50 kv，甚至
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