简介

电子工程使用塑料绝缘材料的零部件必须能够隔离电流。属于这类零件的有：线圈骨架、电容器塑料薄膜、微波元件、天线、天关和接插件等。决定绝缘零件用塑料的介电性能主要指标有：绝缘电阻系数、相对介电常数、介电损耗角正切和介电强度。

绝缘电阻系数

绝缘电阻是表示绝缘材料好坏的主要指标。衡量绝缘电阻R的大小，是施加在绝缘材料上的电压U和绝缘材料所泄漏电流I的比值。为了比较各种绝缘材料的绝缘电阻，用绝缘电阻系数(又称比电阻)来表示。一般绝缘材料的绝缘电阻系数都在10^8Ω·cm以上。

表示泄漏电流通过绝缘材料内部的绝缘电阻系数，称为体积电阻系数；表示泄漏电流从绝缘材料表面通过的，称为表面电阻系数。层压绝缘塑料还用内电阻系数来表示绝缘材料内部泄漏电流的大小。塑料的绝缘电阻高低与其特性和吸湿性等因素有关。

常用塑料的绝缘电阻系数见下图。从图中可知，一般热塑性塑料比热固性塑料的绝缘电阻系数高。其中聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯的绝缘电阳系数最高，以木粉为填料的酚醛塑料粉的绝缘电阻系数最（）低，这是因为这一类塑料为极性材料，在外加电场的作用下，其内部产生离子式导电，而聚乙烯这类塑料属于非极性或弱极性材料，在外加电场的作用下，只有极微量的泄漏电流。

常用塑料的绝缘电阻系数

相对介电常数

介电常数是衡量绝缘材料极化程度的一个物理量。现以简单的平板电容器为例，说明极化和介电常数的物理意义。绝缘材料放入电场中，在电容器极板间产生的电荷，比无绝缘材料情况下产生的电荷多，这种现象称为绝缘材料的极化。增多的电荷称为感应电荷。表示放入绝缘材料前后电容器极板上电荷量的比值，称为相对介电常数。

介电常数在电子工业中有重要意义。例如，电容器采用介电常数大的塑料以有机薄膜的形式使用，则在电容量不变的情况下，电容器的体积小，或者说，在相同体积的情况下，电容器的电容量大。对高频接插件和高频线圈骨架等零件，所用的绝缘材料，要求介电常数越小越好，以减少分布电容对性能的影响。

从下图可以看出，各种塑料的介电常数不同。聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚四氟乙烯这一类塑料的介电常数在1.8-2.2之间，是实体塑料中介电常数最小的。这是因为它们属于非极性或弱极性材料的缘故。这类塑料的介电常数随外加电场频率变化很小，即使频率为毫米波范围内，介电常数变化仍很小。这类塑料在软化前，介电常数随温度变化很小。例如，聚四氟乙烯在200℃内，介电常数几乎无变化；聚乙烯和弱极性的聚苯乙烯在100℃以内，介电常数变化也很小。所以，这类塑料是很好的高频绝缘材料。

泡沫塑料、蜂窝夹层结构塑料和射频同轴电缆中空气-塑料绝缘层，其介电常数很小，这是由于这些塑料内有大量的气体(气体介电常数几乎等于1)。所以，它们是制作天线罩和电缆绝缘层之类零件的很好材料。

常用塑料的介电常数

介电损耗角正切

处在交变电场中工作的绝缘材料，总有能量损耗。表面绝缘材料损耗大小的指标，称为介电损耗角正切，以tanδ表示。介电损耗角正切tanδ表示绝缘材料有功电流Ig和无功电流Ic的比值。

绝缘材料的介电损耗越大，表示外加电场的电能转变为热能越多，其品质因数低;反之亦然。电阻器、电容器、线圈、接插件和天线罩中所用的绝缘材料，一般要求介电损耗小在超高频条件下工作的绝缘材料，要求介电损耗更要小。相反，微波元件中的吸收材料，要求介电报耗角正切大，以便将大量电磁能量吸收后，转变为热能而散发掉。

介电损耗角正切大小主要取决于绝缘材料的特性，同时与温度、频率和吸水性有关。从下图中可知，聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯和聚苯乙烯这类非极性或弱极性材料，介电损耗角正切小，tanδ小于5x10^-3。这是因为它们一般只有电子式极化，基本不消耗外加电场能量，只有泄漏电流所引起的损耗。这种损耗与温度、频率无明显关系，只有温度高至绝缘材料不能使用的温度，介电损耗角正切才有明显的增加。例如，聚乙烯在100℃以上长期加热显著氧化，引起介电损耗角正切增加；聚苯乙烯在130℃时才具有最大介电损耗角正切。

常用塑料的介电损耗角正切

泡沫塑料和蜂窝夹层结构塑料内有大量气体，因为气体介电损耗角正切极小，所以这些塑料的介电损耗角正切也是很小的。

水分能明显地增大塑料的介电常数和介电损耗角正切。例如，非极性材料聚乙烯，当含4%水分时，介电损耗角正切也会明显地增大。极性材料吸水后，介电常数和介电损耗角正切增大更为明显。

介电强度

在高电压作用下，绝缘塑料内部会受到破坏，失去绝缘性能，产生大量电流，这一状态称为击穿现象。固体绝缘塑料的击穿状况分为电击穿、热击穿和游离击穿三种类型。电击穿的特点是发生击穿时间极短(10^-7~10^-8s)，介电强度值很高。热击穿是由于绝缘塑料温度增高而产生的击穿现象此时，介电强度值不算太高，发生击穿的时间较缓慢。另外，还有一种称为游离击穿，在较低电压作用下，绝缘塑料内部产生化学变质，所引起的一种击穿现象。

表示绝缘塑料被击穿时的电压，称为击穿电压;单位厚度的击穿电压，称为介电强度。介电强度与材料特性、所含杂质及工作状态有关。常用塑料的介电强度见下图。一般说来，绝缘材料的介电损耗角正切越大，绝缘电阻越低，它的介电强度也越低。另外，介电强度与塑料的结晶有关。介电强度比较高的塑料有：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯和聚酰亚胺等。