分子材料的表面电阻与体积电阻的测定

大多数高分子材料的固有电绝缘性质已长期被利用来约束和保护电流，使它沿着选定的途径在导体中流动，或用来支持很高的电场，以免发生电击穿。高分子材料的电阻率范围超过20个数量级，耐压高达100万伏以上。加上其他优良的化学、物理和加工性能，为满足所需要的综合性能指标提供了广泛的选择余地。可以说，今天的电子电工技术离不开高分子材料。
高分子的电学性质是指高分子在外加电压或电场作用下的行为及其所表现出来的各种物理现象，包括在交变电场中的界电性质，在弱电场中的导电性质，在强电场中的击穿现象以及发生在高分子表面的静电现象。
随着科学技术的发展，特别是在***科学领域里，对高分子材料的电学性能指标，提出了越来越高的要求。高分子半导体、光导体、超导体和永磁体的探索，已取得了不同程度的进展。高分子材料的电性能往往相当灵敏地反映出材料内部结构的变化和分子运动状况，电性能测试是研究高分子的结构和分子运动的一种有力手段。
材料的导电性是用电阻率ρ（单位：欧·米）或电导率σ（单位：欧-1·米-1）来表示的。两者互为倒数，并且都与试样的尺寸无关，而只决定于材料的性质。工程上习惯将材料根据导电性质粗略地分为超导体、导体、半导体和绝缘体四类。
 
表1  材料导电性质及电阻率范围

材料	电阻率ρ（欧·米）	电导率σ（欧-1·米-1）
超导体	10-8	108
导体	10-8—10-5	105–108
半导体	10-5–107	10-7–105
绝缘体	107–1018	10-18—10-7

 
在一般高分子中，特别是那些主要由杂质解离提供载流子的高分子中，载流子的浓度很低，对其他性质的影响可以忽略，但对高绝缘材料电导率的影响是不可忽视的。在高分子的导电性表征中，需要分别表示高分子表面与体内的不同导电性，常常采用表面电阻率ρ_s与体积电阻ρ_v率来表示。在提到电阻率而又没有特别指明的地方通常就是指体积电阻率。
将平板试样放在两电极之间，施于两电极上的直流电压和流过电极间试样表面上的电流之比，为表面电阻；施于两电极上的直流电压和流过电极间试样的体积内的电流之比为体积电阻。超高电阻测试仪的主要原理如图1和图2。
 分子材料的表面电阻与体积电阻的测定
 (1)适用标准：GB/T 22042-2008《服装防静电性能 表面电阻率试验方法》；EN 1149-1-1995 《防护服 静电性能 第1部分表面电阻检验方法和要求》；GB/T 1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》（与国际标准IEC93-1980等效）；FZ/T 64013-2008 《静电植绒毛绒》；SJ/10694-2006《电子产品制造与应用系统防静电检测通用规范》6.1及ASTM D257《绝缘材料的直流电阻或电导试验方法》要求制作。 GB/T 2439-2001《硫化橡胶或热塑性橡胶 导电性能和耗散性能电阻率的测定》；GB/T 10581-2006 《绝缘材料在高温下电阻和电阻率的试验方法》；GB/T 1692-2008 《硫化橡胶绝缘电阻率的测定》；GB/T 12703.4-2010 《纺织品 静电性能的评定 第４部分：电阻率》 GB/T 10064-2006《测定固体绝缘材料绝缘电阻的试验方法》。液体增塑剂体积电阻率的测定GB1672-88
(2)适用范围：适用于测量粉末、粉体、颗粒物、电子元器件、介质材料、电线电缆、防静电产品、如防静电鞋、防静电塑料橡胶制品、计算机房防静电活动地板等电阻值等绝缘性能的检验和电子电器产品的绝缘电阻测量。本仪器测量高电阻测微电流。
(3)特点：、仪器体积小、重量轻、高稳定性，高准确度的数字高阻测量仪器。本仪器配不同的测量电极(夹具)可以测量不同材料 (固体、粉体或液体)的体积电阻率和表面电阻率.

 

图2 原理图
图中： U——测试电压（伏）
             R₀——输入电阻（欧），其上电压为U₀（伏）
            Rx——被测试的绝缘电阻（欧）
            Rx=R₀（U/U₀）
 
计算表面电阻率ρ_s与体积电阻率ρ_v的公式如下:

式中：RS为表面电阻；R_V为体积电阻；d₁ 为测量电极直径(5cm) ；d₂为保护电极内径(5.4cm)；g为保护电极与测量电极间隙（0.2cm）；  为被测试样厚度（cm）。
 
FT-303B实用型表面和体积电阻率测试仪
1、电阻测量范围： 104Ω ～1012Ω。
电 阻 率： 104 ～ 2.0×1012Ω-m；
2、液晶显示:表面电阻，体积电阻、表面电阻率、体积电阻率、温度、电流、电压、测试时间、可输入测试样品数据；单位可以切换（mm、cm、m）
3、内置测试电压：0-500V任意可设定
4、基本准确度：2%
5、使用环境: 温度：0℃～40℃，相对湿度<80%
6、机内测试电压: 10/50/100/250/500V任意设定
7、供电形式: AC 220V，50HZ，功耗约5W
8、测量模式：手动/自动量程。
9、常用电极(夹具)装置选购：A型：固体状三环电极装置；B型:粉末状加压装置 C型:棒状测量电极装置  D：膏状液体或者粉末专用电极
10.主机外形尺寸：330mm*350mm*120mm
分子材料的表面电阻与体积电阻的测定