防静电基础知识(培训教材)

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第一章：静电学基础
1. 1概述： 高科技的发展历程中，电子技术和高分子化学技术是两个重要的方面。 电子产品设计的小型化和高集成化，相应的加工技术日趋微、细、薄，使得对静电危害不可忽视。
随着电子技术和产品向国民经济各部门的广泛渗透，静电的影响面越加普遍。 正是由于高分子化学技术的发展，促成了高分子材料在工业、国防和人民生活各个方面的广泛应
在自然状态下，原子中的这种正、负电荷是相等的，物质处于电平衡的中性状态，即不带电。在 静电学中称不带电的物体为电的中性体。
在某种条件下，当物质原子中的这种电平衡状态被打破，丢失或获得电子，物质即由中性状态改 变为带电状态。处于带电状态的物体在静电学术语中称为带电体。物质在获得电子而形成带电体时称为 电子带电，所带电荷称为负电荷；因失去电子而形成带电体时，称为空穴带电，所带的电荷称为正电荷。
操作人员、使用及维护人员参与。因此，防静电意识的建立和操作技能的培训，同样具有特别重要的意
义。
表 1.1 各项防护措施综合表
防护途径 1.防止静电的产
生
主要 内容 (1) 控制静电的生成环
境
具体 措施 ①湿度控制 .在不致导致器材或产品腐蚀生锈或其他危害前提下 ,尽量加大湿度 ②温度控制 .在可能条件下尽量降低温度 ,包括环境温度和物体接触温度 ③尘埃控制 .此为防止附着 (吸附 ) 带电的重要措施 ④地板、桌椅面料和工作台垫应由防静电材料制成 ,并正确接地 ⑤静电敏感产品的运送传递和存储及包装应采取静电防护措施
静电的产生几乎是难以避免的，但可以通过各种行之有效的措施加以防护，以使其降低到可以接受
的程度，并尽可能地减少危害。工程中实用的静电防护措施尽管五花八门，但其基本思路总是紧密围绕
下列几点：
1） 尽量减少静电荷的产生
2） 对已产生的静电荷尽快予以消除，包括加速其泄漏、中和及降低它的程度
3） 最大限度地减少静电危害
c 在印刷和造纸工业中，纸离开辊筒时静电位可达 10~20 kv，经过加光机达 50 kv 。印刷时，纸张静
电位可达 1.0 kv，在照像凹板印刷的场合，纸张带电密度为 10-8~10-10C/ m2。
d 在石油工业中，汽油在金属管道中流动时带负电荷，而管道带正电荷，汽油流经棉制品材料时电 位为 2.6 kv。槽车装油时，油面电位高在 10 kv以上。在石油精炼过程中，油品经反复加压、加热、喷射、
⑥喷射、流动、运送、缠绕和分离速度应予控制 ,在液体、粉体等材料的输送管道中使用缓 和器
(2) 防止人体带电
①佩戴防静电腕带
②穿戴防静电服装、衣、帽 ③穿戴防静电鞋袜，脚链 ④佩戴防静电手套、指套
(3) 材料选用要求 (4) 工艺控制措施
⑤严格禁止与工作无关的人体活动（例如做操、打闹、梳头发、吃东西等） ⑥进行离子风浴
4） 严格静电防护管理，以保证各项措施的有效执行
1.1. 1静电防护的主要内容
各项防护措施综合起来如表 1.1所示 .
从表 1.1可以看到，静电防护是一种具有系统性、立体性、全方位、全过程的综合性工作，不但需要
相当复杂的相关技术措施，而且需要强有力的和健全的管理措施；不但要求工程技术人员参与，更要求
静电可因多种原因而发生，例如物体间的磨擦、电场感应、介质极化、带电微粒附着等许多物理 过程都有可能导致静电。
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3. 1静电现象： 静电现象广泛存在于自然界、工业生产和人们的日常生活中。
1） 自然界中的大气静电现象 人类生活的地球本身，就是个极大的导体，它存储了大约
9.02× 105C的负电荷量 .在距离地面
如，面粉流出槽管时可带静电位 1~3 kv。
h 在电子工业中，由于产品的小型化。对静电愈加敏感。器件加工中，磨擦起电、人体带电、感应
起电都是静电产生的重要方式。例如，操作者的人体与大地绝缘时，静电位可高达 1.5~35 kv.如此高的静
电位一旦放电 ,足以使静电敏感电子元器件、组件和设备毁坏、受损、硬击穿或软击穿，形成永久性或暂
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电。此外，通过静电感应或静电极化作用，可以使原来不带电的物体成为带电体。这种物体静电带电现
象，可以表现于固体，也可以表现于液体、气体和粉体。因此，静电的发生是一种很普遍的自然现象。
当静电的存在超过一定的限度（可以场强、电位或存储能量的形式体现），且在其客观环境适宜时，
便会以其特有的不同模式对生产环境、产品和人身产生危害。
4.严格防静电 管理
(2) 采用静电蔽幕和接地 设计
(3) 确保设备、设施和作 业场所的静电安全
(1) 建立健全责任制和规 章制度
(2) 培训教育
(3) 警示装置、标记、及 符号的使用
(4) 按标准规定进行检测 试验
①对敏感部位和敏感元器件采用加防护盖、 罩、片等静电屏蔽措施， 以减少静电的力学、 感应和放电危害 ②应尽量避免孤立导体的存在 ③在液体储油罐等设备中设立具有屏蔽作用的检测井，以保证采样和检测的安全 ①控制易燃、易爆的液体或粉体使爆炸化合物浓度在燃烧、爆炸的极限浓度之下 ②保持作业场所各种接地设施和系统（雷电保护、故障保护、信号参考、大地电极、防 静电操作等）正确和有效接地 ③控制作业区内各点静电电位在标准允许的范围之内 ④安装局部放电器、放电刷等，以通过电晕放电不断释放静电能量使其积聚的能量在安 全范围之内 ⑤严格静电安全作业操作规程 ①建立健全各类人员 （领导者、 技术和管理人员、 操作人员） 的静电安全防护管理职责， 并备有检查制度 ②建立静电安全事故分析制度 ③编制具体详细的防静电操作规程 ④对设备、装置、器材、器具、工具等的防静电性能要求建立定期检测制度 ⑤建立产品静电损害机理分析制度 ①针对领导者、管理和技术人员、操作人员等不同层次和不同岗位的人员，实施有关防 静电意识、知识、技术和安全要求教育 ②针对不同岗位操作人员进行操作技能培训及考核 ①应在静电敏感产品上和内外包装件上做出警示标记或符号 ②应当对装置、设备中的静电敏感部件、部位、按照标准的要求做出标记或警示符号 ③应对防静电作业场所（工业区）做出规定的特别标记 ④对关键控制部位应报警装置，以提醒人们及时处置 ①对有防静电性能要求的工具、器具、服装、鞋袜、地面、桌椅和工作台垫等应定期检 测，使之保持合格状态 ②对有明确指标要求的环境参数（例如湿度、温度、浓度、静电位数等）应按规定测量 监查 ③对人本和设备、装置、系统的接地状况应按规定检测 ④对产品的静电敏感度（抗扰度）应按标准的规定进行试验，并建立质量分析和反馈制度
60~350km的电离层区建立了方向垂直于地面的电场。空气中的电场离地面越远强度越低。在海平面，晴
天时的场强达到 120V/m；在 3km高处场强为 25V/ m ；在80km高处，已处在空气导电的电离层区域内，其
场强为 4× 10-8V/× m，对地电位 200~213kv。大气闪电是最具代表性的自然界静电现象之一。此外，自然
随着高科技的发展，静电障害所造成的后果已突破了安全问题的界限。静电放电造成的频谱干扰 危害，是在电子、通信、航空、航天以及一切应用现代电子设备、仪器的场合导致设备运转故障、信号 丢失、误码的直接原因之一。例如，电子计算机和程控交换机是两种有代表性的现代电子设备，如安装、 使用环境不当，它们的工作都会受到静电的困扰。此外，静电造成敏感电子元器件的潜在失效，是降低 电子产品工作可靠性的重要因素。据日本 80年代中期的一项统计资料，在失效的半导体器件中，有 45% 是因静电危害造成的。
用。普通高分子材料的特点之一就是它具有很高的电阻率，使其特别易于产生静电。 静电造成的故障与危害，通称静电障害。从传统的观点来看，它是火工、化工、石油、粉碎加工
等行业引起火灾、爆炸等事故的主要诱发因素之一，也是亚麻、化纤等纺织行业加工过程中的质量及安 全事故隐患之一，还是造成人体电击危害的重要原因之一。因此，静电防护是各行业最为关注的安全问 题之一。
以上观点是从静电危害的防护角度而言的。对静电的应用研究本身就是一项重要的高科技门类， 但鉴于不属于本书讨论的范围，在此不再赘述。 2. 1静电：
根据分子和原子结构的理论， 自然界中的一切物质都是由分子构成的， 而分子又是由原子组成的。 单质的分子由一个或几个相同的原子组成，化合物的分子由两个或两个以上不同的原子组成。高分子材 料具有更复杂的原子结构点阵排列，并含有更多种类及数量的原子。原子是构成一切化学元素的最小粒 子，它由带正电的原子核和带电的围绕原子核旋转的电子组成，电子的个数及排列层次因元素而异。
界中的电解、气流、风沙、冰雪、烟尘等都呈现静电现象。因此，可以毫不夸张地说人类生活在静电的
海洋之中。
2） 工业中的静电现象
工业生产中，由于物体间的机械分离、与带电的物体接触或孤立导体上的静电感应作用，存在着大
量的静电现象。
a 在纺织工业中使用的自由端静电纺纱，具有工艺流程短、产量高、噪音低、用电省、飞花少、织
降低静电障害是最有效的手段是实施防护。因为，静电作为一种自然现象，不让它产生几乎是不 可能的，但把它的存在控制在危险水平以下，使其造成的障害尽可能小，则是可能的。有效地进行静电 防护与控制，依赖于对静电现象的认识和对其发生、存在、清除的控制，依赖于掌握和了解静电与环境 条件的关联性和静电发生的规律。
3.减少静电危 害
(4) 掺杂
(1) 提高产品自身抗静电 能力
器材、产品、场所、设备和人体上的静电荷 ①在非导体材料、器具的表面通过喷、涂、镀、敷、印、贴等方式附加上一层物质以增 加表面电导率，加速电荷的泄漏与释放 ②在塑料、橡胶、防腐涂料等非导电材料中掺加金属粉末、导电纤维、炭黑粉等物质， 以增加其体电导 ③在布匹、地毯等织物中，混入导电性合成纤维或金属丝，以改善织物的抗静电性能
物质呈现带电的现象，称为带电现象。物质的带电现象是一种自然现象。按照物质所带动电荷的 存在与变化状态可分为动电（流电）现象和静电现象。静电现象指相对于观察者而言，所带的电荷处于 静止或缓慢变化的相对稳定状态，动电现象则与此相反。