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1、静电知识-czg 作者： 日期：粉末涂料静电知识静电知识及粉末涂料应用近代的科学实验充分肯定了场的观点，而且还证实了电场和一切由分子、原子组成的物质一样，也具有能量、动量和质量等重要特征。因此，电场也是一种物质。但是要注意，电场这种物质与我们平常所理解的由分子、原子等微粒所构成的物质，在表现的形态上是不相同的。如上所述，当有带电体存在时，其周围就伴随有一个电场。如果带电体相对于观察者所在的惯性参考系(例如地球等)是静止的，那么，在这带电体周围存在的电场称为静电场。静电场虽然不能象一般实物那样直接看得见，摸得着，但是可以从它的对外表现来发现它的存在。 1 静电场的重要外在表现 引入静电场中的任何
2、带电体都要受到电场所施加的力的作用，库仑力实际上就是这种电场力。 当引入静电场中的带电体在电场中移动时，电场力就对它作功。 静止的带电体既然是通过其周围所存在的静电场对其他带电体施加作用的，那么，我们必须对静电场所具有的性质和规律有较详尽的认识，才有可能进一步来研究许多电学上的问题。静电场的高斯定理和环路定理是描述静电场规律的两条基本定理。高斯定理指出静电场是有源的；环路定理指出静电场是有势的，并且是一种保守力场。因此，要完全地描述一个静电场，必须联合运用这两条定理。用环路定理可以证明，静电场中的电场线不能形成闭合曲线。从物质电结构理论的观点来看，任何物体都亦可能带电。按导电性能的不同，物体可
3、分为三类，即： 导体：当物体的某部分带电后，如果能够把所带的电荷迅速地向其他部分传布开来，则这种物体称为导电体，简称导体；各种金属，碱、酸或盐的溶液即化学上的电解质，人体，地球等都是导体。 绝缘体（电介质）：如果物体某部分带电后，其电荷只能停留在该部分，而不能显著地向其他部分传布，这种不导电的物体称为绝缘体，又称电介质；如：玻璃、石蜡、硬橡胶、塑料、松香、丝绸、瓷器、纯水、干燥空气等都是电介质。由于电介质很难导电，所以它容易带电。显然粉末涂料也是绝缘体。 半导体：导电性能介于它们导体和绝缘体两者之间的物质，叫半导体。（-）聚乙烯、金、银、铜、硬橡皮、棉花、纸、铝、羊毛、尼龙、人的头发、玻璃、粉
4、末涂料、人手（+）在序列中距离越远的物品之间相互接触分离或摩擦产生的静电电位就越高。靠近（-）则易产生负电荷，靠近（+）则易产生正电荷。2 静电测量的主要参数有哪些? 其单位是什么？2.1 电荷量静电的实质是存在剩余电荷。电荷是所有的有关静电现象本质方面的物理量。电位、电场、电流等有关的量都是由于电荷的存在或电荷的移动而产生的物理量。在科研院所、高等院校、检测站和工矿企业等部门经常需要测量物体的电荷量或电荷密度。表示静电电荷量的多少用电量表示，其单位是库仑，由于库仑的单位太大通常用微库或纳库 1库仑1000000微库 1微库1000纳库(nC)在测量粉体带电及其荷质比，测量防静电服的性能时都要
5、测量其带电电荷量。测量物体的带电电量从原理上说可用法拉第简和静电计及静电电容测量，但这种方法测量繁琐，误差较大，而且对于非静电技术人员使用时更时因难。现有一种准确迅速测量物体电荷量的专用仪器EST111数字电荷仪/EST112数字电量表。使用极为方便，受到广大科研单位和厂硫企业如全国各防静电服生产的好评。其使用单位有：西北纺织工学院、劳动部劳保科学研究所、北京科技大学、中国矿业大学等。2.2 静电电压由于在很多场合测量静电电位较容易，另一个常用的静电参数是静电电位，其单位为伏，但由于静电电压通常很高，因此常用一个较大的单位-千伏(kV)1kV=1000V测量静电电压的仪表通常分为接触式和非接触
6、式，对于测量有源带电体如静电发生器（高压电源）等的静电电压常用接触式，测量这类静电可用系列静电表。但由于接触式仪器在与被测物体接触时会使带电物体的静电放电，而使而电荷量减少或使带电物体的电容增加，这两个因素都将使物体的静电电位降低，因而测出的结果与物体真实带电情况相差较大，所以这在测量许多物体的静电电压时更常用的方法是用非接触式静电电压表，这种仪表在测量时不与初测物体任何接触，因而对被测量物体的静电影响很小，常用的仪表有EST101型防爆静电电压表，这种仪表不但在一般场所能准确迅速测量出物体的静电电压，而且可在对防爆要求很高的场所使用，其重量轻、体积小，价格也很低，因而在国内得到广泛使用，如全
7、军各油库、弹药、火工品、石油、化工、纺织、造纸、橡胶、印刷、计算机等行业等。其它的一些物理量还有电场强度等2.3 电阻和电阻率检测材料的电阻和电阻率是判定其防静电性能的重要方法，在很多国际国内标准中都有测量电阻或电阻率的要求。测量电阻可用EST121数字超高电阻微电流测量仪或EST120数字超高阻计2.4 静电测量仪器的选用通常测量静电的主要基本参数有三个，静电电压（位），电荷量（密度）和电阻（率）。电荷量是静电本质的物理量，在许多科研中要测量电荷量或电荷密度。但在很多现场直接测量电荷量是不方便的，此时测量其表面静电电压。很多材料的防静电性能可通过检测其表面电阻或体电阻来鉴定任何一个部门应配的
8、基本测量仪器是静电电压表和高阻表, 对一些有可能产生静电的物体进行周期性检查。如条件许可，还应配上静电检测报警门（器）和人体综合电阻测试仪。基本参数主要测量仪器主要技术指标应用相关标准静电电压EST101防爆静电电压表（袖珍式，非接触，低成本）0.150kV 10%GB12158GB6951GJB/Z 105FS3 静电计（高精度, 低量程） 0.0001200V, 0.5%材料电阻(率)EST120高阻计（便携式，测试电压500V）1031015 ，0.55%GB1410GB4386GB1692GB2439GJB 2605EST121超高阻、微电流测量仪 （便携式，多种测试电压）103101
9、8 ，0.515%EST301人体综合电阻测试仪1031010 电荷量EST111电荷仪（极宽测量范围，高精度，便携式）10-11210-5 C，0.5%GB12014 GB/T12703EST112电荷量表（便携式，主要用于测量防静电工作服）10-9 210-6 C， 0.5%静电多用表JD-C防爆型静电多用表10V - 100kV1k - 100G10pA - 20mA100pC - 20CGB1410 GB6951GB4385 GB4386GB6950 GB4655GB12014 GB121583 喷枪与粉末带电当高压静电喷枪工作时，在喷枪的电极与工件之间会形成一个电场，然而这个电场并不
10、是均匀电场。一般来说，平面的外部以及工件拐角的外部边缘电场强度都比较强，而在平面的中央与工件的凹槽、拐角内侧相对电场较弱。电场强度强则喷涂要厚，电场强度弱则喷涂厚度薄，在同一平面，厚的地方与薄的地方至少为5:1的比例。不同粉末涂料品种摩擦荷点效果不一样，不同树脂的带电序列为：(-)聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚酰胺、环氧、聚氨酯（+）。即便是同一种树脂体系，因为配方不同、颜色不同其带电性也是有很大区别的。如果你仔细观察，你会发现在生产透明粉末、黑色粉末时很容易糊网，不容易筛分，其实这“都是静电惹的祸”。对于粉末涂料而言，并不是越容易带电就越好，它有一个合理的范围，如果极易带电，
11、则会影响粉末涂料的干粉流动性。调整粉末涂料的带电性，除选择质量好的树脂外，对填料、颜料的选择也是非常重要的，另外还可以加入一些“带电”助剂用以调整粉末的带电效果。高压静电喷枪与摩擦带电喷枪对粉末的带电要求不是一样的。3.1 摩擦枪的粉末带电与电场粉末涂料在摩擦枪内带电，其电荷不是来之电极尖端电晕放电，而是由于粉末与枪壁碰撞、摩擦、接触、离合所产生的。也就是利用摩擦起电原理使粉末带电的。粉末粒子与空气的混合物流经摩擦枪后，借气流压力在枪口喷出。带电粉末粒子就形成空间电场，其电场强度决定于空间电荷密度和电场的几何形状，即决定于粉末粒子带电量、粉末在气粉混合物中占的比例以及喷枪的喷射图形。由喷枪喷出
12、的气粉混合物，由于气压降低和同种电荷的抗斥力，气粉混合物体积逐渐增大，电荷密度下降，电场减弱。摩擦枪的电场在枪口处最强，由枪口到工件电场逐渐减弱。电场减弱的方向与气流方向一致，粉末受力方向与气流方向相同。3.2 摩擦静电喷粉枪的特点摩擦枪具有不同于高压枪的带电方式和电场，因而磨擦枪具有自己的特点。这些特点在静电喷涂中显示出了优越性。 摩擦枪的粉末带电是由于粉末与枪壁磨擦而导致的，这就决定了在静电喷涂中摩擦枪不需要高压电源静电发生器。从而节约设备投资10-30%，特别是对小型试验设备，节约比例数更高。虽然静电发生器耗能不大，但时间久了，静电发生器耗能也是可观的。 利用磨擦枪进行喷涂比较安全，这是
13、因为在喷涂设备中没有高压静电发生器。设计合理的高压静电发生器不会出现人身伤亡事故，但高压触电的剌激总会使人紧张。另外，摩擦枪内无金属电极，在喷涂中不会出现电极短路引起的火花放电而引燃气粉混合物。这在管道内壁或容器内腔喷涂时更显得重要。 用摩擦枪喷涂非常方便，一是摩擦枪不接高压电缆，手拿方便；二是受喷涂距离影响小，摩擦枪离工件近些、远些，喷涂效果相近。 用摩擦枪喷涂小工件或表面形状复杂的工件，要比高压枪优越得多。 摩擦枪内无金属电极，因而不会出现电极积粉现象，也就避免了电极上积粉的脱落，保证了粉层表面光洁和平整。3.3 摩擦枪与高压枪的技术性能比较3.3.1两种枪的电场喷枪的性能与电场密切相关，
14、要知道两种枪性能上差异，先比较两种枪电场的不同。摩擦枪的电场为粉末粒子空间电荷所形成，又由于枪距可以很小，因而电比较均匀。而高压枪的电场是典型的不均匀电场。在极针附近电场很强，在极针方向上电位梯度很大，在工件附近，电场又很弱。另外，高压枪的电场范围比摩擦枪的电场范围大得多。3.3.2喷枪的电流静电喷涂中，静电发生器输出的电流并未完全由粉末带增或带到工件上去，或由粉末带到大地。而有一部分电流不以粉末为媒介而流向工件外的空间、大地，形成所谓的离子风电流。不同喷枪，离子风电流是不同的。对摩擦枪而言靠摩擦产生的电荷以粉末为媒介带到工件或大地，而高压枪却有很强的离子风电流。这就是目前用高压枪进行喷涂时，虽然喷涂电流很大而喷涂效果不甚佳的原因之一。3.3.3两种枪的喷涂效果要全面比较两种枪的喷涂效果比较困难。在这里只就几个主要指标进行比较。这些比较结果是由两种枪的电场差异推论而来，并已得到实践证实。（1）涂层厚度利用高压枪、摩擦枪都可以喷涂出均匀的涂层。但是，利用高压枪很难喷出厚涂层。高压枪喷涂时，在粉层增厚时将出现反电离（也称反向击穿）现象。一次用高压枪进行喷涂实验，在粉层表面不仅出现了凹坑、麻点而且还出现了数个规则的“雪花”，其直径有1厘米之大。粉层的反电离现象，破坏了表面平整和固化后涂层的光泽甚至留下针孔。反电离现象是高压枪电场太强造成的。在磨擦枪中不存在这
