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1、聚合物绝缘电阻和电阻率的测定李玉超聊城大学材料学院2015.11.18内容 实验目的 实验原理 实验设备 操作步骤 数据处理 问题讨论实验目的了解聚合物电阻与结构间的关系，理解体积电阻和表 面电阻的物理意义。掌握ZC 36型10 17 超高电阻计的使用方法。 比较极性和非极性高聚物电阻率数值范围实验原理 高分子材料的电学性能指在外加电场作用下材料所表现出来的介电性能、导电性 能、电击穿性质以及与其他材料接触、摩擦时所引起的表面静电 性质等。最基本的是电导性能和介电性能，前者包括电导(电导率， 电阻率=1/)和电气强度(击穿强度Eb)；后者包括极化(介电常数 r)和介质损耗(损耗因数tg)。共四
2、个基本参数。材料电阻率(m)超导体导体半导体绝缘体10-810-510-51071071018表1 各种材料的电阻率范围 多数聚合物材料具有卓越的电绝缘性能，其电阻率高、介电损 耗小，电击穿强度高，加之又具有良好的力学性能、耐化学腐 蚀性及易成型加工性能，使它比其他绝缘材料具有更大实用价 值，已成为电气工业不可或缺的材料。 高分子绝缘材料必须具有足够的绝缘电阻。绝缘电阻决定于体 积电阻与表面电阻。由于温度、湿度对体积电阻率和表面电阻 率有很大影响，为满足工作条件下对绝缘电阻的要求，必须知 道体积电阻率与表面电阻率随温度、湿度的变化。 饱和的非极性高聚物具有很好的电绝缘性能，理论上计算他们 的电
3、阻值可达1023 .m，而实测值要小几个数量级，说明高聚 物中除自身结构外的因素（如残留的催化剂，各种添加剂等） 对电导性能产生不小影响。 极性高聚物的电绝缘性能次之，微量的本征解离产生导电离 子。而一些共轭高聚物，如聚乙炔则可制成半导体材料，这是 由于主链上轨道相互重叠，电子具有较高的迁移率，但它们 的导电性实际并不高，原因是受电子成对的影响，这样就限制 了电子的迁移，可以采用掺杂的方法减少能级差，提高电子迁 移率。体积电阻率（v）和表面电阻率（s） 体积电阻率v=Rv S/hRv为体积电阻；S为测量电极的面积；h为试样的厚度 表面电阻率sRs L/bRs为表面电阻；L为平行电极的长；b为平
4、行电极间距图1流经聚合物的电流由于吸收电流的存在，电流达到稳定 值一般需要一分钟时间，因此，在测 定电阻(电流)时，要统一规定读取数 值的时间(1min)。另外，在测定中，通过改变电场方向 反复测量，取平均值，以尽量消除电 场方向对吸收电流的影响所引起的误 差。 环境湿度对电阻测定影响很大，尤以s为著。在干燥清洁的表 面上，s几乎可以忽略，但一有可导电的杂质，s减少很快。 当有水存在时，水迅速沾污(如可吸收CO2)而导电，有裂缝时 影响就更明显。 对于v，非极性聚合物难于吸湿，影响不大，但对于极性聚合 物，吸湿后由于水可使杂质离解，因而电导增大。当材料含有 有孔填料(如纤维等)时，影响更大。
5、一般来说，湿度对极性聚合物的影响比非极性聚合物的大，对 无机物的影响也较有机物的大。因而对电阻的测定，规定了在 一定的湿度环境中进行。实验设备图 3 ZC36型10 17 超高电阻1014A微电流测试仪面板1指示表；2倍率选择开关；3测试电压选择开关；4“”、“”极性开关； 5“放电测试”开关， 6输入端钮；7接地端钮；8高压端钮（红色）； 9“输入短路开关”；10“0、”旋钮；11满度调整旋钮；12电源开关； 13指示灯；14测量端；15接地端；16高压端；17RsRv旋钮。图4 体积电阻Rv和表面电阻Rs测量示意图注意事项 仪器的倍率选择量程从1102 -1109，转换量程应从小到大。本仪
6、器一般情况下不 能用来测量那些一端接地的试样的电阻。在测试时，仪器及试样应放在高绝缘的垫 板上，以防止漏电影响测试结果。 当被测电阻高于1010时，应将试样置于屏蔽箱内，箱外壳接地，以减少外界的影 响。 标准试样为注射成型所得的直径为100mm的大圆饼，试样表面应光滑、清洁，并预 先在(252)、相对湿度655的环境中存放24h以上。 测量表面电阻时，一般不清洗及处理表面，也不要用手或其他任何东西触及。实验步骤一、环境及设备因素1）实验温度及湿度。2）按图4所示，测量主电极直径D1，保护环直径D2。3）试样的厚度，用千分尺测量3个点的平均值，有效数字取两 位。二、测试前准备工作 试电压开关置于
7、“10V”； 倍率开关置于最低档位置(1102)； “放电测试”开关置于“放电”位置； 电源开关置于“断”的位置； 输入短路开关置于“短路”； 极性开关置于“0”。三、连接线路 用高压接线把高压端8与电极箱高压端16连接(红线细) 。 接通仪器电源，开启电源开关，指示灯发亮，并有蜂鸣声。预热30min后方能测 试，如发现指示灯未亮，应切断电源，待查明原因后方可使用。 用接地线把电极箱接地端与高 阻计接地端连接好，接上电源 的地线(黑线细)。 脱下输入端6的保护帽，用测 量电缆线将输入端6与电极箱 测量端14连接(黑线粗) 。四、仪器预热及灵敏度校正 将极性开关置于“+”处，此时可能发现指示表指
8、针会偏离 “”及“0”处。慢慢调节“”及“0”电位 器，使指针指向“”及“0”处，直至不再变动。 将倍率开关由102位置转至“满度”位置，把“输入短路”开关下拨至“开路”，这时指针应从“” 位置指向“满度”，即“1”位置。如果偏离，则调节“满度”电位器，使之刚好到“满度”。五、测试1、试样放入2、测试过程 将开关置于“测试”挡，短路开关仍置于“短路”，对试样充电30s，然 后将输入短路开关拨下，读取1min时的电阻值，作为试样的绝缘电阻值。 读数完毕，立即把短路开关拨上“短路”，“放电一测试”开关置于“放 电”挡。 选择测试类型。 Rv体积电阻，Rs 表面电阻， 选择电压开关。 对于聚合物材料
9、 ，一般先选 100V。2、测试过程 仪表读数：三个位置仪表盘：1.75M倍率开关：109电压开关：R/10最终电阻 R=1.75 1016 数据处理123平均值样品厚度/cm Rv / Rs/ v/cm s/cm 温度： 湿度： 式中，h为试样厚度，cm；D1为测量电极直径（本仪器为5cm）； D2为保护电极内径（环电极）直径（本仪器为5.4cm）。=80，为一定值。思考 影响电阻测定的因素有哪些？为什么测试电性能时对试样要进 行处理？对环境条件有何要求？ 对同一块试样，采用不同的电压测量。测试电压升高时，测得 的电阻值将如何变化？ 通过实验说明为什么在工程技术领域中，用体积电阻率来表示 介电材料的绝缘性质，而不用绝缘电阻或表面电阻率来表示？ 说明实验结果与高聚物分子结构的内在联系。用电性能研究结 构有何优点？
