掌握高分子材料体积电阻率和表面电阻率测定的测定方法

体积电阻率和表面电阻率解决方案

1.实验目的

① 了解测定高分子材料体积电阻率和表面电阻率测定的基本原理

② 掌握高分子材料体积电阻率和表面电阻率测定的测定方法

2.实验原理

该方法是对试样施加直流电压，采用高阻计或检流计测定试样体积电流方向的直流电场强度和该处电流密度。直流电场强度与该处电流密度之比，即为体积电阻率数率（或体积电阻系数），以Ω·cm表示；沿试样表面电流方向的直流电场强度与单位长度的表面传导电流之比，即为表面电阻率系数（或表面电阻系数），以Ω表示。

本方法适用于测试固体电工绝缘材料如绝缘漆、树脂和胶、浸渍纤维制品、层压制品、云母及其制品、塑料、薄膜复合制品、陶瓷和玻璃等的体积电阻系数和表面电阻系数的测试。

对有些绝缘材料如橡胶以及橡胶制品，薄膜等的上述性能实验，可按照有关标准进行。

3.实验试样

本次实验采用多型腔圆片模具注塑成型的高密度聚乙烯圆片试样，直径120mm.，试样表面平整均匀，无裂纹，无气泡和机械杂质等。

4.实验设备

电阻仪ZST-121型  北京中航时代仪器

游标卡尺      1条

三电极装置(由材料形状选择板状电极)

5.实验方法

用高阻计法，将充分放电后的试样，接入仪器测量端调节仪器，按说明操作。

6.实验数据

7.思考题

1.试样表面的光洁度对测量结果有无影响？为什么？

答：有，因为如果材料表面不光洁的话，两个电极就不能很好的平行排列，电极之间也形不成直线的直流场强，实验测得的数据会有很大的误差。

2.测试环境温度对测定结果有无影响？为什么？

答：非极性有机电介质中不存在本征离子,导电载流子来源于杂质, 如来自各种添加剂、加工过程混入的杂物以及吸收的水分等。所有这些可离解的分子,由于热运动给予的能量使之离解,但同时已离解的正负离子又可能重新复合为分子。在一定温度下,当这两种过程的速度相等时, 达到动平衡状态, 但当温度继续升高时,分子的离解远大于复合,离子运动加速,使电导占主要地位,所以试样电阻率就下降。

3.材料的分子结构和聚集态结构与材料的体积电阻、表面电阻有何关系？举例说明。

答：分子结构是决定高聚物导电性的内在因素，也是最重要的因素。

饱和的非极性高聚物具有好的电绝缘性能。它们的结构本身既不能产生导电离子，也不具备电子电导的结构条件，比如聚四氟乙烯、聚乙烯电阻率高达10¹⁶Ω·M；极性高聚物次之，极性高聚物可能发生微量的本征解离，提供本征的导电离子，如聚砜，聚酰胺和聚氯乙烯的电阻率约在10¹²～10¹⁵Ω·M；共轭高聚物是高分子半导体材料，由于π电子在共轭体系内的去定域化，提供了大量的电子载流子，而且，这些π电子在共轭体系中又有很高的迁移率，使这类材料的电阻大幅度降低，如氮化硫（SN）电导率高达10⁵Ω^-1·M^-1 。

结晶和取向使绝缘高聚物的电导率下降，因为在这些高聚物中，主要是离子电导，结晶和取向使分子紧密堆砌，自由体积减小，因而离子迁移率下降。如聚三氟氯乙烯结晶度从10%到50%时，电导率下降100-1000倍。但是对于电子电导的高聚物，正好相反，结晶中分子的紧密整齐堆砌，有利分子间电子的传递，电导率将随结晶度的增加而升高。

交联使高分子链段的活动性降低，自由体积减少，因而离子电导下降。电子电导则可能因分子间键桥为电子提供分子间的通道而增加。