塑料的介电强度单元电子教材.

测试塑料的介电强度
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 பைடு நூலகம்克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左

试样预处理应遵循测试材料的产品规格进行。如果没有特殊要求， 则试样在温度为（23±2）℃，相对湿度为（50±5）％的条件下不 少于24h。
2、试样条件
（1）常态实验环境条件：温度为20±5℃，相对湿度为65±5 ％。 （2）热态实验或潮湿环境实验条件由产品标准予以规定。
（3）实验煤质：介电强度试验应尽量在接近测试材料的实 际使用环境的煤质中进行，同时应避免测试中发生闪络。 选用的煤质不应与被测试试样发生反应。通常选用的液体 煤质应符合IEC 60296:2003的变压器油，当在矿物油会发 生膨胀的材料，也可以采用其他液体（如硅油）。对击穿 电压值相对较低的试样，可以直接在空气中试验。
（三）电极倒角r
电极与试样接触平面边缘形成的半径r的角称为倒角。 当电极面积变化不大时，介电强度变化不大， 当电极变成半圆球状（r很大），介电强度变化较 大。
边缘效应，靠边缘处场强非常大的现象。 由于边缘效应，电极边缘间的介质容易已被击穿。 而边缘处场强的大小与倒角r有关系， 一般r小，场强变大，所以，标准方法中规定ｒ＝ 2.5mm。
多数材料在低温下，介电强度与温度无关， 当温度升高至某个高度，介电强度随着温度升 高而下降。 湿度增加，介电强度也下降。 水分进入试样，电导变大之故。
（六）试样加工
不良的加工方法会在材料中形成缺陷， 例如弱的熔接缝、气泡流线和杂质颗粒，都会 使介电强度降低30～60%，降低程度随缺陷的 严重程度而异。
（2）介电强度计算
实验设备
介电强度测试仪，图片如下图：
试验主机由高压变压 器、调压变压器、保 护电路等部件组成
介电强度测试装臵(高压试验变压器)的维护
(1)要经常检查仪器室外及室内接地是否可靠。 (2)参加试验人员必须遵守试验装臵使用操作规程， 确保试验安全。 (3)试验电压通常应不大于仪器最高工作电压的80％ (如≤80kV)。 (4)随时保持工作环境的清洁，应避免仪器工作媒质 受到脏物污染。

工程塑料的电性能工程塑料的电性能电气材料根据使用电场的高低分为弱电材料和强电材料。

用于通信设备、各种民用电子设备、家电、高频绝缘、印制电路等的电子材料属弱电材料；用于变压器、电动机、发电机等电器及电力输送线路的材料为强电材料。

弱电材料的主要电性能指标是介电常数和介质损耗角因数；强电材料主要应满足绝缘性、耐电压和长期使用性能。

1 介电常数、介质损耗角因数介电常数ε是表征绝缘材料在交流电场下介质极化程度的参数，它是充满此绝缘材料的电容器的电容量，与以真空为电介质时同样电极尺寸电容器的电容量的比值。

介质损耗角因数表征绝缘材料在交流电场下的能量损耗，是外施正弦电压与通过试样的电流之间的相角的余角正切，又称为介质损耗角正切值。

表1-8列出了几种工程塑料在不同频率时的介电常数和介质损耗角因数。

表1-8几种工程塑料在不同频率时的介电常数和介质损耗因数材料名称介电常数介质损耗因素（x10-4）60Hz 103Hz 106Hz 60Hz 103Hz 106HzABS 2.4-4.5 2.4-4.5 2.4-3.8 30-80 40-70 70-150 POM 3.7 3.7 40 40PA66 4.0-4.6 3.9-4.5 3.4-3.6 140-400 200-400 400PA6 3.9-5.5 4.0-4.9 3.5-4.7 400-600 110-600 300-4002 绝缘电阻、表面电阻率、体积电阻率施加在试样上的直流电压与流过电极间的传导电流之比，称为绝缘电阻，单位为Ω。

试样体积电流方向的直流电场强度与该处电流密度之比，称为体积电阻率，单位为Ω·cm。

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，称为表面电阻率，单位为Ω。

表1-9列出了一些工程塑料的体积电阻率。

表1-9一些工程塑料的体积电阻率名称体积电阻率/Ω·cm名称体积电阻率/Ω·cmPA6 > 1015 PBT >1016PA66>1015 超高相对分子质量聚乙烯1016-1018ABS 1015-1016 聚砜>1016聚碳酸酯>1016 聚醚砜>1016聚甲醛1014-1015 聚四氟乙烯>1017改性聚苯醚1016-1017 聚三氟氯乙烯>10173 介电强度介电强度又称为击穿强度，是指在规定的试验条件下，击穿电压与施加电压的两导电部分之间距离的商，单位为KV/mm。

A、电容材料
I、存储电能
传统 电容 器
VS
电 池
超级电 容器
高能量密度 高功率密度 长循环寿命
超级电容器
• 超级电容器 (Supercapacitors),它兼有静电电容器和电池 特性,能提供比静电电容器更高的能量密度,比电池更高的功 率密度和更长的循环寿命。
A、电容材料
I、存储电能
A、电容材料
材料物理材料的介电性能
1
材料的介电性能
精品资料
你怎么称呼老师？
如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是 否会认为老师的教学方法需要改进？
你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ 教师的教鞭
“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨， 没有学问无颜见爹娘 ……”
“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
1、介电材料在电场中的极化
E0
介电材料（dielectric material） 从英文词意，di-有二的意思，可以理解为在 外加条件下，具有两个电荷中心的材料。当 然，除了外加电场外，温度场、应力场都会 导致电荷中心一分为二-----极化。
2、介电材料在其它环境中的极化 应变场中的极化------压电效应
种类 优点
贵 金 属 氧 化 物 （ RhO 、 IrO ） ； 贱 金 属 氧 化 物
（Co3O4、NiO/NiOH、MnO2、V2O5等）
高的比电容（是碳材料的10 ~ 100倍）；稳定性
好
缺点
结构致密，导电性能差；电势窗口太窄
通过不同的制备方法（如PLD）得到纳米化的结
研 究 热 构，如已制备了纳米棒、纳米片纳米环、分级
导体： ρ＜10-3Ωcm 例如：ρCu~10-6Ωcm 半导体：10-2Ωcm＜ρ＜109Ωcm

网 在未加工的那个面上。
4.3.2 等直径电极 如果使用电极架使上下电极能准确地对中放置，则下电极可减小到直径为 25mm，但这样得
到的结果未必与电极直径为 25mm/75mm 的得到的结果相同（如图 1 所示）
2
中 国 分 析 图 1 用于厚板和片材垂直于表面试验的电极装置
网 4.4 平行于非叠层材料表面和平行于叠层材料间的试验 如果不区分由试样击穿引起的破坏和贯穿试样表面引起的破坏，则可按 4.4.1 或 4.4.2 的电极， 而 4.4.1 的电极应被优先采用。 4.4.1 平行板电极
3.2.2 试样的厚度和均匀性，是否存在机械应力。
3.2.3 试样预先的处理，特别是干燥和浸渍过程。
3.2.4 环境温度、气压和湿度。
3.2.5 是否夹附气体、水分或其他杂质。
3.2.6 电极系统、电极尺寸及其导热系数。
3.2.7 击穿前的表面放电强度。
3.2.8 在最高电场强度下电极间的面积或体积。
1.0 2.0
1.1 2.2
1.2 2.4
1.3 2.6
国1.4 1.5 1.6
2.8 3.0 3.2
1.7 3.4
1.8 1.9 3.6 3.8
5.0 5.5 10 11 20 22
6.0 6.5 12 13 24 26
中 23℃±2℃相对湿度 50％±5％的条件下处理不少于 16h。
8 操作步骤
8.1 周围媒质
国 材料试验应在下列媒质中进行：
a) 在空气中。
分 b) 在油中。
c) 在材料使用时的周围媒质中。 如果由于闪络或过分的局部放电而无法进行试验时，应在较高的电气强度或较高介电常数的
析 媒质中试验。使用的任何媒质均不能对被试材料产生有害的影响。有时媒质对试验结果有很大影

热击穿的外部表现是介电强度随温度升
高而迅速下降，与施加电压作用的长短有 关；与电场畸变及周围介质的电性能关系 不大；击穿点多发生在电极内部。
基本原理
电击穿的特点是介电强度与周围介质
的电性能有关；击穿点常常出现在电极 边缘其至电极以外。电压作用时间短， 边缘其至电极以外。电压作用时间短， 击穿电压高，与电场均匀度密切相关， 但与环境温度及电压作用时间几乎无关。
击穿强度的计算：
V 击穿 E = d
式中：E——介电强度，KV/mm 式中：E——介电强度，KV/mm V击穿——击穿电压，KV 击穿——击穿电压，KV d——试样厚度，mm ——试样厚度，mm
基本原理
固体介质中，总有一些自由电子存在，在外电场 作用下被加速而撞击中性原子，致使原子电离， 最终造成材料击穿。 塑料材料的击穿过程，通常把不随温度变化的击 穿称为电击穿，把随温度变化的击穿称为热击穿。
测试的试样厚度一般是1.59mm 测试的试样厚度一般是1.59mm
的影响 温度的影响 试样厚度的影响 湿度的影响 电极倒角 r 的影响 媒质电性能影响
END
谢谢！！ 谢谢！！
试验方法
• 短时法（连续均匀升压） 短时法（连续均匀升压）
–施加于试样的电压从零开始，以均匀速率逐渐 增加到材料发生介电破坏。
• 低速升压法（逐级升压） 低速升压法（逐级升压）
–将预测击穿电压值的一半作为起始电压，然后 以均匀速率增加电压直到发生击穿。 –每级升压值大约为V击穿的5～10﹪。 每级升压值大约为V击穿的5 10﹪
塑料介电强度
第一小组：28号 - 33号 小组：28号 33号 邱剑昭 陈小霞 陈木桂 陈宏广 陈陕军 陈辉辉
介电强度
定义： 定义：

塑料的电介质强度与击穿强度分析塑料是一种常见的电介质材料，具有良好的绝缘性能，因此被广泛应用于电子设备、电力系统等领域。

在电力传输和储存中，塑料作为电介质的强度和击穿强度是非常重要的参数。

本文将对塑料的电介质强度和击穿强度进行分析，以帮助读者更好地了解塑料在电气应用中的性能及其应用限制。

一、塑料的电介质强度电介质强度是指电介质在电场作用下能承受的最大电压。

对于塑料材料而言，电介质强度取决于其结构、成分和制备过程等因素。

一般来说，塑料的电介质强度与以下几个方面密切相关：1. 化学结构塑料材料的化学结构决定了其分子间的键合强度和稳定性。

对于线性结构的塑料，由于分子链的延展性，其电介质强度较低。

而在环状或交联结构的塑料中，分子链的排列更加有序，电介质强度更高。

2. 分子量分子量是影响电介质强度的重要因素之一。

一般来说，具有较高分子量的塑料具有更高的电介质强度。

这是因为高分子量的塑料具有更长的分子链，分子排列更加紧密，能够有效抵抗电场的作用。

3. 含水率塑料中的水分会对其电介质强度产生影响。

过高的含水率会导致塑料发生水解反应，降低电介质强度。

因此，在应用中需要控制塑料的含水率，以确保其电介质强度的稳定性。

二、塑料的击穿强度塑料的击穿强度是指在电场作用下，电介质发生击穿的最小电场强度。

塑料的击穿强度与其电介质强度有关，同时还受到以下几个因素的影响：1. 温度温度是影响塑料击穿强度的重要因素之一。

一般来说，随着温度的升高，塑料的击穿强度会下降。

这是因为高温会使塑料分子运动更加剧烈，导致其分子排列的不稳定性增加，进而降低击穿强度。

2. 空气湿度塑料材料吸湿后会导致击穿电场强度的下降。

水分的存在，使得空气的绝缘性下降，从而降低了塑料的击穿强度。

3. 杂质和缺陷塑料中存在的杂质和缺陷会降低其击穿强度。

杂质和缺陷会导致塑料内部电场集中，从而降低了塑料的击穿电场强度。

因此，在制备和应用过程中，需要控制塑料的纯度，减少杂质和缺陷的存在。

塑料的电介质强度与介电强度分析塑料作为一种常见的绝缘材料，在电子设备和电力系统中起着重要的作用。

而塑料的电介质强度和介电强度是衡量其绝缘性能的重要指标。

本文将对塑料的电介质强度和介电强度进行详细分析和探讨。

一、塑料材料的电介质强度分析电介质强度是指在电场作用下，绝缘材料能够承受的电压或电场强度。

对于塑料材料而言，其电介质强度与材料的物理特性和结构有着密切的关系。

主要影响塑料电介质强度的因素包括以下几个方面：1. 分子链的取向性塑料材料的分子链结构决定了其电介质强度的大小。

当分子链排列有序，呈现高度取向性时，塑料的电介质强度相对较高；反之，分子链的随机排列会导致电介质强度的降低。

2. 结晶度塑料的结晶度也会对其电介质强度产生重要影响。

结晶度高的塑料材料，其分子链排列有序，结晶区域能够抵御电场的压力，从而提高电介质强度。

3. 含水率塑料材料的含水率也是影响其电介质强度的因素之一。

过高或过低的含水率都会使塑料的电介质强度下降。

适当的含水率有利于提高塑料的电介质强度。

二、塑料材料的介电强度分析介电强度是指作为电介质的塑料材料在电场作用下，绝缘性能破坏的临界电场强度。

塑料材料的介电强度与其分子结构、含水率、温度和频率等因素密切相关。

以下是影响塑料材料介电强度的主要因素：1. 分子极性塑料材料的分子极性会对其介电强度产生显著影响。

极性较强的塑料材料，由于分子之间的相互吸引作用增强，使其介电强度相对较高。

2. 含水率如前所述，塑料的含水率对介电强度具有重要影响。

过高或过低的含水率都会导致介电强度下降。

3. 温度和频率温度和频率是影响塑料材料介电强度的另外两个重要因素。

一般情况下，随着温度的升高和频率的增加，塑料的介电强度会下降。

三、塑料电介质强度与介电强度的关系塑料的电介质强度和介电强度在一定程度上是相关的。

通常情况下，电介质强度越高，介电强度也会相对较高。

这是因为电介质强度的增加意味着材料能够承受更高的电压或电场强度，同时也表现出更高的绝缘性能。

• 低速升压法（逐级升压） 低速升压法（逐级升压）
–将预测击穿电压值的一半作为起始电压，然后 以均匀速率增加电压直到发生击穿。 –每级升压值大约为V击穿的5～10﹪。 每级升压值大约为V击穿的5 10﹪
测试的试样厚度一般是1.59mm 测试的试样厚度一般是1.59mm
影响因素
1. 2. 3. 4. 5. 6. 电压波形及电压作用时间的影响 温度的影响 试样厚度的影响 湿度的影响 电极倒角 r 的影响 媒质电性能影响
END
谢谢！！ 谢谢！！
ee介电强度介电强度kvmmkvmmvv击穿击穿击穿电压击穿电压kvkvdd试样厚度试样厚度mmmm基本原理基本原理固体介质中总有一些自由电子存在在外电场作用下被加速而撞击中性原子致使原子电离最终造成材料击穿
塑料介电强度
第一小组：28号 - 33号 小组：28号 33号 邱剑昭 陈小霞 陈木桂 陈宏广 陈陕军 陈辉辉
介电强度
定义： 定义：
介电强度是一种材料作为绝缘体时的电 强度的量度，也称击穿强度. 它定义为试样 被击穿时, 单位厚度承受的最大电压, 表示 为伏特每单位厚度. 物质的介电强度越大, 材料的绝缘性就越好.
击穿强度的计算：
V 击穿 E = d
式中：E——介电强度，KV/mm 式中：E——介电强度，KV/mm V击穿——击穿电压，KV 击穿——击穿电压，KV d——试样厚度，mm ——试样厚度，mm
基本原理

电击穿的特点是介电强度与周围介质
的电性能有关；击穿点常常出现在电极 边缘其至电极以外。电压作用时间短， 边缘其至电极以外。电压作用时间短， 击穿电压高，与电场均匀度密切相关， 但与环境温度及电压作用时间几乎无关。
试验方法
• 短时法（连续均匀升压） 短时法（连续均匀升压）

添加填料
通过向介电材料中添加填料 来提高其介电性能。
表面改性
通过改变介电材料表面的性 质来提高其介电性能。
掺杂改性
通过掺杂其他物质来改善介 电材料的性能。
现有问题及解决方案
1 介电强度降低的问
题
通过材料改良和设计优 化来提高介电强度。
2 介电损耗过高的问
题
3 改进介电性能的新
方向
通过优化材料结构和表 面处理来降低介电损耗。
材料的介电性能教学课件 PPT
本课件旨在介绍材料的介电性能，涵盖介电性能的概述、介电材料的分类、 介电应用领域、介电测试技术、性能改善以及现有问题及解决方案等主题。
介电性能概述
1 介电常数的定义
2 介电损耗的定义
介电常数是材料对电场强度的响应程度的 量度。
介电损耗是材料中电能转化为热能的程度。
3 介电强度的定义
4 介电中的极化现象
介电强度是材料能够承受的最大电场强度。
极化是材料中正、负电荷偏离平衡位置的 过程。
介电材料分类
常用的介电材料
常见的介电材料包括陶瓷、塑料、橡胶等。
介电材料的特性比较
不同介电材料具有不同的介电常数、介电损耗和介电强度。
介电应用领域
介电材料在电容器中的 应用
介电材料用于制造电容器以 存储电荷。
介电材料在电子器件中 的应用
介电材料用于制造电子器件 以实现绝缘和隔离于高压设备中的 绝缘和耐压功能。
介电测试技术
1 介电常数测试
通过实验测量材料的介电常数。
3 介电强度测试
通过实验测量材料的介电强度。
2 介电损耗测试
通过实验测量材料的介电损耗。
介电材料的性能改善

塑料介电强度测试标准
塑料的介电强度测试标准因材料类型和测试条件而异。

一般来说，介电强度测试是通过在材料上施加一个电场，并测量材料在电场作用下的反应来评估材料的介电性能。

对于塑料材料，介电强度通常用伏特/厘米（V/cm）或千伏/毫米（kV/mm）等单位来表示。

不同种类的塑料其介电强度可能有所不同，一般在10-30 kV/mm之间。

在进行介电强度测试时，需要使用专业的测试设备和按照相应的测试标准进行操作。

具体的测试标准可以参考相关塑料材料的测试标准或者国际标准，例如ASTM D149、ISO 139、IEC 60243等。

需要注意的是，介电强度测试结果会受到多种因素的影响，例如测试温度、湿度、试样厚度、测试设备等。

因此，在进行介电强度测试时，需要保证测试条件的统一和规范，以便获得准确可靠的测试结果。

塑料的介电常数检测单位
塑料的介电常数检测单位通常使用相对介电常数（也称为相对介电常数或介电常数）来表示。

相对介电常数是一种无量纲量，表示了材料相对于真空或空气的电学性质。

在实际检测中，常用的单位有以下几种：
1. 相对介电常数（εr）：这是最常见的单位，用于表示材料相对于真空或空气的介电常数。

它是一个无量纲值，表示材料相对于真空的电场强度。

如果一个材料的相对介电常数为2，那么在相同电场强度下，该材料的电容将是真空的两倍。

2. 介电损耗因子（tan δ）：这个单位表示了材料在电场中的能量损耗。

它是一个无量纲值，表示材料对电能的吸收或损耗程度。

介电损耗因子越小，材料的绝缘性能越好。

3. 介电强度（E）：这个单位表示了材料能够承受的最大电场强度。

它通常以伏特/米（V/m）为单位。

介电强度越高，材料的绝缘性能越好。

4. 介电破坏电压（Vbd）：这个单位表示了材料在电场中破坏的电压。

它通常以伏特（V）为单位。

介电破坏电压越高，材料的耐电击能力越强。

以上是塑料介电常数检测时常用的单位，它们可以帮助评估塑料材料的绝缘性能和电学特性。

请注意，具体的测试方法和标准可能因应用和测试设备的不同而有所不同。

在进行塑料介电常数检测时，请参考相应的测试标准和方法。

《塑料成型加工基础》单元教学内容
塑料的电性能与电阻率
一、塑料的导电性能
高分子材料可以是绝缘体、半导体、导体和超导体.
塑料的导电性能主要取决于两个重要的参数：单位体积试样中载流子数目的多少和载流子迁移率的大小。

但在实际应用中，根据测量方法不同，人们又将试样的电阻区分为体积电阻和表面电阻。

将聚合物电介质置于两平行电极板之间，施加电压V，测得流过电介质内部的电流称体积电流。

按欧姆定律，体积电阻：
在试样的同一表面上放置两个电极，施加电压V，测得流过电介质表面的电流称表面电流，同理，表面电阻定义为：
测量表面电阻的不同电极
二、表面电阻率
塑料导电性通常用电阻率ρ或电导率σ表示，两者互为倒数关系。

按定义有：
式中R 为试样的电阻，
S 为试样截面积，
d 为试样长度（或厚度，为电流流动方向的长度）
电阻率的表示方式有表面电阻率和体积电阻率两种方式。

表面电阻率根据电极形状不同，表面电流的流动方式不同，其的定义也有所差别。

对于平行电极：
L——平行电极的长度。

b——平行电极的间距。

对于环型电极：
D1——外环电设外环电极内径。

D2——内环电极外径。

三、体积电阻率
体积电阻率是沿试样体积电流方向的直流电场强度与电流密度之比．以符号ρυ表示。

材料重要的电学性质之一
板状试样体积电阻按技下式计算：
Rv —试样体积电阻（Ω）
Ae —平板测量电极有效面积(m2)；
t —试样厚度(m)
通常按照体积电阻率的大小，将材料分为三类：。