ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Трибоэлектрические ряды полимеров из "Предупреждение статической электризаций полимеров Издание 2" Между химическим строением полимеров и их способностью образовывать на своей поверхности заряд при контакте и трении с другими телами имеется качественная связь. Это нашло выражение в построении так называемых трибоэлектрических рядов, в которых вещество, расположенное выше, будет заряжено положительно при контактной электризации в паре с любым веществом, находящимся в этом ряду ниже и заряженным отрицательно [7, 10]. Некоторые из трибоэлектрических рядов различных материалов представлены в табл. 1. [c.9] При пользовании таблицей следует иметь в виду, что иногда знак статического заряда может изменяться вследствие весьма малых, а подчас и неуловимых изменений окружающих условий. Например, отмечалась частая перемена знака при контактной электризации пары диэлектрик — металл [15]. [c.9] Несмотря на некоторую противоречивость, трибоэлектрические ряды оказались практически полезными. Баллоу [12 показал, что когда смешиваются два материала, стоящие в разных концах трибоэлектрического ряда, можно получить волокно, на котором статический заряд компенсируется. Из данных рис. 3 видно, что при содержании в смеси 20—70% найлона происходит практически полная нейтрализация заряда в зависимости от второго компонента смеси и контртела трения. [c.9] Изучение трибоэлектрического ряда позволило Меркуловой [16] установить так называемую гигиеническую линию, которая разделяет материалы, приобретающие при трении о кожу человека положительную полярность (все природные и полиамидные материалы, расположенные в ряду выше кожи человека) и отрицательную (все синтетические материалы, кроме полиамидов). Первые сообщают организму отрицательные заряды, которые оказывают благоприятное действие. [c.9] Электризация пластмасс при соприкосновении с другими материалами в соответствии с теорией энергетических уровней может быть объяснена в основном переносом электронов и в незначительной степени переносом ионов. Как было указано выше, направление перехода электронов определяется соотношением между потенциалами Ферми контактирующих тел. Значения этих потенциалов характеризует работу выхода электронов. Последние перемещаются до тех пор, пока потенциалы Ферми в граничной зоне обоих тел не сравняются. [c.11] В работе [19] сделана попытка связать положение природных и синтетических волокнистых материалов в трибоэлектрическом ряду с Ро, равновесным содержанием влаги W и диэлектрической проницаемостью е, светостойкостью, термостойкостью, стойкостью к рентгеновскому излучению (табл. 2). [c.11] Материалы, занимающие среднее положение в ряду, в частности волокна целлюлозы, имеют самое низкое электрическое сопротивление, а те виды волокон, которые обнаруживают резко выраженную тенденцию к положительному или отрицательному заряду, имеют очень высокое ро. Волокна с низким р имеют высокое равновесное содержание влаги. За исключением указанной группы материалов, W тем ниже, чем больше выражена способность волокнистых материалов к отрицательному или положительному заряду. Следовательно, здесь проявляется двойная зависимость. Из данных табл. 2 также следует, что с увеличением способности материалов заряжаться отрицательно повышается показатель то (стойкость к солнечному свету, термодеструкции и рентгеновскому излучению). Четкая корреляция между е и избирательностью заряда отсутствует. [c.11] Как указано в работе [19], величина l/wo пропорциональна доле кристаллитных мостиков, т. е. характеризует текстуру волокна. Сопоставление величины то с тенденцией к положительному электростатическому заряжению позволяет предположить, что кристаллитные мостики, если они находятся на поверхности волокна, как раз являются теми местами, которые при трении отдают электроны. Значит, это одновременно и те места, которые оказываются преимущественно чувствительными к механическому растяжению, к действию УФ-света и рентгеновского излучения. Следовательно, можно считать экспериментально доказанной определенную зависимость между склонностью волокнистых материалов к статической электризации и свето-, термо-i и рентгеностойкостью. [c.13] Некоторые авторы пытались связать электризацию полимеров с их прочностью и значением дипольного момента мономерного звена [20], с содержанием в полимерной цепи карбоксильных групп и групп четвертичного аммония [21, 22]. [c.13] Шашуа считает, что место полимера в трибоэлектрическом ряду и знак заряда определяются свойством поверхности поли-мера сорбировать заряды определенного знака, т. е. способностью вещества сорбировать примеси определенного типа из окружающей среды [3, 10]. К числу наиболее важных примесей следует отнести воду. [c.13] Показано [23], что положительный заряд меняется на отрицательный уже при среднем вакууме и пониженной влажности воздуха. Вероятно, это обусловлено влиянием слоев сорбированной воды, если их толщина больше размера молекул. Знак и величина заряда зависят не только от имеющегося в волокнистом материале количества воды, но и от особенностей ее взаимодействия с этим материалом. Так, у волокон с 1%-ным влагосодержанием знак заряда зависит от способности материала поглощать воду. [c.13] Знак заряда при электризации полимеров может изменяться и по другим причинам. В частности, при исследовании электризации полимеров трением с металлом установлено [24], что при увеличении скорости скольжения выше 10 см/с (например, для полиэфира) знак заряда изменяется с отрицательного на положительный. Автор объясняет это влиянием нагревания исследуемых полимеров. Температура изменения полярности заряда составляет у нолиметилметакрилата 90, у АБС-сополимера марки Novodur РМ 130, у полифениленоксида 150, у полиэфира 180 °С. В работе [24] также показано, что существует ряд полимерных материалов, которые при трении о металл заряжаются только положительно. Макромолекулы всех этих полимеров содержат двойные связи, л-электроны которых имеют более низкую работу выхода, чем а-электроны в простых связях. [c.13] Следовательно, электронное состояние полимеров существенно влияет на их электростатическое поведение. Однако имеются отклонения от этого правила. Так, поли-л-аминостирол с порошком железа заряжается положительно, с порошком никеля — отрицательно [25]. [c.14] Приведенные данные свидетельствуют о связи химического строения макромолекул полимера со скоростью утечки зарядов статического электричества при прочих равных условиях. Однако они не позволяют сделать обобщающие выводы о роли мономерного звена в процессе образования и рассеяния заряда. Требуется еще учитывать состояние поверхности полимеров (определяемое строением макромолекул и возможностью сорбции примесей различных видов), характер надмолекулярной структуры, состояние атмосферы, метод электризации. [c.14] Вернуться к основной статье