实验6聚合物电阻的测定.doc

实验 聚合物电阻的测定 一、实验目的 1. 了解体积电阻和表面电阻的物理意义2. 掌握ZC36型超高电阻计的使用方法。 二、实验原理 ? 聚合物的导电性，通常用与尺寸无关的体积电阻率（ρv）和表面电阻率（ρs）来表示。ρv表示聚合物截面积为1cm2和厚1cm的单位体积对电流的阻抗。 ρv Rv S/h （1） 式中，Rv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ρs 表示聚合物长1cm和宽1cm的单位表面对电流的阻抗。 ρs＝Rs L/b （） 式中，Rs为表面电阻；L为平行电极的长；b为平行电极间距。 电导率是电阻率的倒数。电导是表征物体导电能力的物理量。它是在电场作用下，物体中的载流子移动的现象。高分子是由许多原子以共价键连接起来的，分子中没有自由电子，也没有可流动的自由离子除高分子电解质含有离子外，所以它是优良的绝缘材料，其导电能力极低。一般认为，聚合物的主要导电因素是由杂质所引起，称为杂质电导。但也有某些具有特殊结构的聚合物呈现半导体的性质，如聚乙炔、聚乙烯基咔唑等。当聚合物被加于直流电压时，流经聚合物的电流最初随时间而衰减，最后趋于平稳。其中包括了3种电流，即瞬时充电电流、吸收电流和漏导电流见图。 图流经聚合物的电流瞬时充电电流是聚合物在加上电场的瞬间，电子、原子被极化而产生的位移电流，以及试样的纯电容性充电电流。其特点是瞬时性，开始很大，很快就下降到可以忽略的地步。 吸收电流是经聚合物的内部，且随时间而减小的电流。它存在的时间大约几秒到几十分钟。吸收电流产生的原因较复杂，可能是偶极子的极化、空间电荷效应和界面极化等作用的结果。 漏导电流是通过聚合物的恒稳电流，其特点是不随时间变化。通常是由杂质作为载流子而引起。 由于吸收电流的存在，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。 实验设备和材料 本实验使用ZC 36型1017Ω超高电阻1014A微电流测试仪，它是一种直读式的测超高电阻和微电流的两用仪器。测量范围为1×106～1×1017Ω，共分8档。电压共分5档10V、100V、250V、500V、1000V，比较试验时应采用相同电压，绝缘电阻高的材料选用高电压。仪器面板如图所示。 图2 ZC36型1017 Ω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－指示灯；7－电源开关；8－满度调整旋钮；9－“0、∞”旋钮；10－“输入短路开关”；11－高压端钮（红色）；12－接地端钮；13－输入端钮；14－测量端；15－接地端；16－高压端 17－Rs－R旋钮。 仪器的倍率选择量程从1×102～1×109，转换量程应从小到大。本仪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。 使用三电极系统测试绝缘材料的体积电阻Rv和表面电阻Rs时，可按图接线。 图 三电极系统接线图 1－测量电极；2－高压电极；3－保护电极；4－被测试样 仪器所附3个电极的尺寸按中华人民共和国－机部部标JB 90366绝缘材料通用电性能试验方法的规定。若要进行升温测试，则其电极及加热装置与介质损耗测定相同，也可把电极放在恒温箱中进行测定。 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 25±2 ℃、相对湿度65％±5％的环境中存放16h以上。 实验步骤 （1）准确测量下列数值： 1）实验温度及湿度。 2）按图所示，测量主电极直径D1，保护环直径D2。 3）试样的厚度，用测量3个点的平均值，有效数字取两位。 （2）测试前准备工作 开机前面板上的各开关位置应如下： 试电压开关置于10V”； 2）倍率开关置于最低档位置1×102）； 3）放电－测试开关置于放电位置； ‘ 4）电源开关置于断的位置； 5）输入短路开关置于短路； 6）极性开关置于0”。 （3）检查测试环境的温度和湿度 当环境湿度高于80％以上时，测量较高的绝缘电阻 大于1011? 时，可能会导致较大的误差。 （4）检查交流电源电压 电源电压应保持在220±20）V，必要时使用稳压器调节。 （5）接线 按图放好试样，连接仪器线路： 1）用接地线把电极箱接地端与高阻计接地端连接好，接上电源的地线见图。 2）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。 3）用高压接线把高压端8与电极箱高压端16连接。 4）接通仪器电源，开启电源开关，