高分子電阻率測定

1、聚合物絕緣電阻和電阻率的測定李玉超聊城大學(xué)材料學(xué)院2015.11.18內(nèi)容 實驗?zāi)康?實驗原理 實驗設(shè)備 操作步驟 數(shù)據(jù)處理 問題討論實驗?zāi)康牧私饩酆衔镫娮枧c結(jié)構(gòu)間的關(guān)系，理解體積電阻和表面電阻的物理意義。掌握ZC 36型10 17 超高電阻計的使用方法。 比較極性和非極性高聚物電阻率數(shù)值范圍實驗原理 高分子材料的電學(xué)性能 指在外加電場作用下材料所表現(xiàn)出來的介電性能、導(dǎo)電性能、電擊穿性質(zhì)以及與其他材料接觸、摩擦?xí)r所引起的表面靜電性質(zhì)等。 最基本的是電導(dǎo)性能和介電性能，前者包括電導(dǎo)(電導(dǎo)率，電阻率=1/)和電氣強度(擊穿強度Eb)；后者包括極化(介電常數(shù)r)和介質(zhì)損耗(損耗因數(shù)tg)。共四個基本

2、參數(shù)。材料材料電阻率電阻率(m)(m)超導(dǎo)體導(dǎo)體超導(dǎo)體導(dǎo)體半導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體絕緣體10-810-510-51071071018表1各種材料的電阻率范圍 多數(shù)聚合物材料具有卓越的電絕緣性能，其電阻率高、介電損耗小，電擊穿強度高，加之又具有良好的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕性及易成型加工性能，使它比其他絕緣材料具有更大實用價值，已成為電氣工業(yè)不可或缺的材料。 高分子絕緣材料必須具有足夠的絕緣電阻。絕緣電阻決定于體積電阻與表面電阻。由于溫度、濕度對體積電阻率和表面電阻率有很大影響，為滿足工作條件下對絕緣電阻的要求，必須知道體積電阻率與表面電阻率隨溫度、濕度的變化。 飽和的非極性高聚物具有很好的電絕緣性能，理

3、論上計算他們的電阻值可達1023 .m，而實測值要小幾個數(shù)量級，說明高聚物中除自身結(jié)構(gòu)外的因素（如殘留的催化劑，各種添加劑等）對電導(dǎo)性能產(chǎn)生不小影響。 極性高聚物的電絕緣性能次之，微量的本征解離產(chǎn)生導(dǎo)電離子。而一些共軛高聚物，如聚乙炔則可制成半導(dǎo)體材料，這是由于主鏈上軌道相互重疊，電子具有較高的遷移率，但它們的導(dǎo)電性實際并不高，原因是受電子成對的影響，這樣就限制了電子的遷移，可以采用摻雜的方法減少能級差，提高電子遷移率。體積電阻率（v）和表面電阻率（s） 體積電阻率v=Rv S/hRv為體積電阻；S為測量電極的面積；h為試樣的厚度 表面電阻率sRs L/bRs為表面電阻；L為平行電極的長；b為

4、平行電極間距圖1流經(jīng)聚合物的電流瞬時充電電流吸收電流漏導(dǎo)電流時間充電電流由于吸收電流的存在，電流達到穩(wěn)定值一般需要一分鐘時間，因此，在測定電阻(電流)時，要統(tǒng)一規(guī)定讀取數(shù)值的時間(1min)。另外，在測定中，通過改變電場方向反復(fù)測量，取平均值，以盡量消除電場方向?qū)ξ针娏鞯挠绊懰鸬恼`差。 環(huán)境濕度對電阻測定影響很大，尤以s為著。在干燥清潔的表面上，s幾乎可以忽略，但一有可導(dǎo)電的雜質(zhì)，s減少很快。當(dāng)有水存在時，水迅速沾污(如可吸收CO2)而導(dǎo)電，有裂縫時影響就更明顯。 對于v，非極性聚合物難于吸濕，影響不大，但對于極性聚合物，吸濕后由于水可使雜質(zhì)離解，因而電導(dǎo)增大。當(dāng)材料含有有孔填料(如纖維

5、等)時，影響更大。 一般來說，濕度對極性聚合物的影響比非極性聚合物的大，對無機物的影響也較有機物的大。因而對電阻的測定，規(guī)定了在一定的濕度環(huán)境中進行。實驗設(shè)備M A-+1234511987610121314151617圖3ZC36型1017超高電阻1014A微電流測試儀面板1指示表；2倍率選擇開關(guān)；3測試電壓選擇開關(guān)；4“”、“”極性開關(guān)；5“放電測試”開關(guān)，6輸入端鈕；7接地端鈕；8高壓端鈕（紅色）；9“輸入短路開關(guān)”；10“0、”旋鈕；11滿度調(diào)整旋鈕；12電源開關(guān)；13指示燈；14測量端；15接地端；16高壓端；17RsRv旋鈕。圖4體積電阻Rv和表面電阻Rs測量示意圖注意事項 儀器的倍

6、率選擇量程從1102 -1109，轉(zhuǎn)換量程應(yīng)從小到大。本儀器一般情況下不能用來測量那些一端接地的試樣的電阻。在測試時，儀器及試樣應(yīng)放在高絕緣的墊板上，以防止漏電影響測試結(jié)果。 當(dāng)被測電阻高于1010時，應(yīng)將試樣置于屏蔽箱內(nèi)，箱外殼接地，以減少外界的影響。 標準試樣為注射成型所得的直徑為100mm的大圓餅，試樣表面應(yīng)光滑、清潔，并預(yù)先在(252)、相對濕度655的環(huán)境中存放24h以上。 測量表面電阻時，一般不清洗及處理表面，也不要用手或其他任何東西觸及。實驗步驟一、環(huán)境及設(shè)備因素一、環(huán)境及設(shè)備因素 1）實驗溫度及濕度。 2）按圖4所示，測量主電極直徑D1，保護環(huán)直徑D2。 3）試樣的厚度，用千分

7、尺測量3個點的平均值，有效數(shù)字取兩位。二、測試二、測試前準備工作前準備工作試電壓開關(guān)置于“10V”；倍率開關(guān)置于最低檔位置(1102)；“放電測試”開關(guān)置于“放電”位置； 電源開關(guān)置于“斷”的位置；輸入短路開關(guān)置于“短路”；極性開關(guān)置于“0”。 三、連接三、連接線路線路用高壓接線把高壓端8與電極箱高壓端16連接(紅線細) 。接通儀器電源，開啟電源開關(guān)，指示燈發(fā)亮，并有蜂鳴聲。預(yù)熱30min后方能測試，如發(fā)現(xiàn)指示燈未亮，應(yīng)切斷電源，待查明原因后方可使用。用接地線把電極箱接地端與高阻計接地端連接好，接上電源的地線(黑線細)。脫下輸入端6的保護帽，用測量電纜線將輸入端6與電極箱測量端14連接(黑線粗

8、) 。四、儀器預(yù)熱及靈敏度校正四、儀器預(yù)熱及靈敏度校正將極性開關(guān)置于“+”處，此時可能發(fā)現(xiàn)指示表指針會偏離 “”及“0”處。慢慢調(diào)節(jié)“”及“0”電位器，使指針指向“”及“0”處，直至不再變動。將倍率開關(guān)由102位置轉(zhuǎn)至“滿度”位置，把“輸入短路”開關(guān)下?lián)苤痢伴_路”，這時指針應(yīng)從“”位置指向“滿度”，即“1”位置。如果偏離，則調(diào)節(jié)“滿度”電位器，使之剛好到“滿度”。五、測試五、測試1、試樣放入2、測試過程 將開關(guān)置于“測試”擋，短路開關(guān)仍置于“短路”，對試樣充電30s，然后將輸入短路開關(guān)撥下，讀取1min時的電阻值，作為試樣的絕緣電阻值。 讀數(shù)完畢，立即把短路開關(guān)撥上“短路”，“放電一測試”開關(guān)置于“放電”擋。 選擇測試類型。Rv體積電阻，Rs表面電阻， 選擇電壓開關(guān)。對于聚合物材料，一般先選100V。2、測試過程 儀表讀數(shù)：三個位置儀表盤：1.75M倍率開關(guān)：109電壓開關(guān)：R/10最終電阻 R=1.75 1016 數(shù)據(jù)處理123平均值樣品厚度/cmRv/Rs/v/cms/cm溫度： 濕度： 式中，h為試樣厚度，cm；D1為測量電極直徑（本儀器為5cm）；D2為保護電極內(nèi)徑（環(huán)電極）直徑（本儀器為5.4cm）。=80，為一定值。212ln(/)DD思考 影響電阻測定的因素有哪些？為什么測試電性能時對試樣要進行