3.3. Возникновение электрических зарядов при получении и переработке полимеров и изделий из них

В процессе полимеризации электризации не происходит из-за достаточно низкого электрического сопротивления реакционной смеси. Первой стадией технологического процесса получения полимеров, на которой накапливаются заряды, является сушка. В процессе сушки электризация происходит при трений частиц воздуха о частицы полимера, при трении частиц полимера друг о друга, о стенки и дно сосуда. Затем порошок полимера дополнительно электризуется в процессе транспортирования на дальнейшие стадии. Попадая в гранулятор, он нагревается, и за счет повышенной проводимости расплава электрические заряды компенсируются, и электризация исчезает, однако при грануляции полимер снова электризуется при трении о стенки и о шнек гранулятора, об экструзионную головку. Электризация может возрастать при пересыпании гранул или транспортировании их по трубопроводам. Заряды на гранулах достигают значительной величины и очень медленно спадают, особенно в тех случаях, когда заряды на частице разного знака. При этом плотность зарядов на отдельных участках может быть велика, но суммарный заряд может быть небольшим или равным нулю. Накопление зарядов разных знаков на отдельных частицах или на одном участке пленки, но с разных сторон происходит в результате того, что при очередном контактировании и разрыве контакта с каким-либо предметом происходит заряжение в электрическом поле остального заряженного участка. Кроме того, в случае изолированной частицы с одноименным зарядом с разных сторон спад этого заряда происходит быстрее, так как емкость частицы относительно земли невелика. Если же в частице есть два разноименных заряда, то емкость между разноименно заряженными участками может достигать значительной величины, и скорость спада зарядов снижается.

При переработке гранул в изделия наблюдается то же, что и при грануляции. При расплавлении гранулы теряют заряды, но затем при заполнении литьевой формы опять происходит электризация. После вынимания изделия (образца) из формы на его поверхности имеются статические заряды. Если они одноименные, то при хранении они быстро спадают, остаются разноименные заряды, спад которых происходит значительно медленнее. Изделия с разноименными равными зарядами фактически являются механоэлектретами.

Максимальная плотность зарядов, возникающих на поверхности, определяется пробивной прочностью воздуха-окружающей среды, которая зависит от давления по закону Пашена. Поскольку плотность зарядов ограничена пробивной прочностью воздуха, то уровень электризуемости определяется преимущественно скоростью спада зарядов. Это наиболее распространенный метод определения электризуемости []. Методы определения статических зарядов описаны также в [].

Величина электрического заряда зависит от многих факторов: уровней Ферми в материале и в опоре, о которую он трется (при электронном механизме заряжения), от скорости трения, от концентрации и подвижности ионов (при ионном характере заряжения), диэлектрической проницаемости и электрического сопротивления материала [].