1、聚合物絕緣電阻和電阻率的測定李玉超聊城大學材料學院2015.11.18內容 實驗目的 實驗原理 實驗設備 操作步驟 數據處理 問題討論實驗目的了解聚合物電阻與結構間的關系，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值范圍實驗原理 高分子材料的電學性能 指在外加電場作用下材料所表現出來的介電性能、導電性能、電擊穿性質以及與其他材料接觸、摩擦時所引起的表面靜電性質等。 最基本的是電導性能和介電性能，前者包括電導(電導率，電阻率=1/)和電氣強度(擊穿強度Eb)；后者包括極化(介電常數r)和介質損耗(損耗因數tg)。共四個基本

2、參數。材料材料電阻率電阻率(m)(m)超導體導體超導體導體半導體半導體絕緣體絕緣體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性能、耐化學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量級，說明高聚物中除自身結構外的因素（如殘留的催化劑，各種添加劑等）對電導性能產生不小影響。 極性高聚物的電絕緣性能次之，微量的本征解離產生導電離子。而一些共軛高聚物，如聚乙炔則可制成半導體材料，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流經聚合物的電流瞬時充電電流吸收電流漏導電流時間充電電流由于吸收電流的存在，電流達到穩定值一般需要一分鐘時間，因此，在測定電阻(電流)時，要統一規定讀取數值的時間(1min)。另外，在測定中，通過改變電場方向反復測量，取平均值，以盡量消除電場方向對吸收電流的影響所引起的誤差。 環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，但一有可導電的雜質，s減少很快。當有水存在時，水迅速沾污(如可吸收CO2)而導電，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離解，因而電導增大。當材料含有有孔填料(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，規定了在一定的濕度環境中進行。實驗設備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；3測試電壓選擇開關；4“”、“”極性開關；5“放電測試”開關，6輸入端鈕；7接地端鈕；8高壓端鈕（紅色）；9“輸入短路開關”；10“0、”旋鈕；11滿度調整旋鈕；12電源開關；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，轉換量程應從小到大。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，儀器及試樣應放在高絕緣的墊板上，以防止漏電影響測試結果。 當被測電阻高于1010時，應將試樣置于屏蔽箱內，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，試樣表面應光滑、清潔，并預先在(252)、相對濕度655的環境中存放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、環境及設備因素一、環境及設備因素 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置于“10V”；倍率開關置于最低檔位置(1102)；“放電測試”開關置于“放電”位置； 電源開關置于“斷”的位置；輸入短路開關置于“短路”；極性開關置于“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，指示燈發亮，并有蜂鳴聲。預熱30min后方能測試，如發現指示燈未亮，應切斷電源，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、儀器預熱及靈敏度校正四、儀器預熱及靈敏度校正將極性開關置于“+”處，此時可能發現指示表指針會偏離 “”及“0”處。慢慢調節“”及“0”電位器，使指針指向“”及“0”處，直至不再變動。將倍率開關由102位置轉至“滿度”位置，把“輸入短路”開關下撥至“開路”，這時指針應從“”位置指向“滿度”，即“1”位置。如果偏離，則調節“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 將開關置于“測試”擋，短路開關仍置于“短路”，對試樣充電30s，然后將輸入短路開關撥下，讀取1min時的電阻值，作為試樣的絕緣電阻值。 讀數完畢，立即把短路開關撥上“短路”，“放電一測試”開關置于“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。對于聚合物材料，一般先選100V。2、測試過程 儀表讀數：三個位置儀表盤：1.75M倍率開關：109電壓開關：R/10最終電阻 R=1.75 1016 數據處理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為保護電極內徑（環電極）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