橡塑材料體積電阻率儀

 ASTM D257-2014

絕緣材料直流電阻或電導的標準試驗方法

Standard Test Methods for DC Resistance or Conductance of Insulating Materials

絕緣材料直流電阻或電導的標準試驗方法¹

橡塑材料體積電阻率儀是以固定代號D257發(fā)布的。其后的數(shù)字表示原文本正式通過的年號；在有修訂的情況下，為上一次的修訂年號；圓括號中數(shù)字為上一次重新確認的年號。上標符號（ε）表示對上次修改或重新確定的版本有編輯上的修改。橡塑材料體積電阻率儀
    本標準經(jīng)批準用于*所有機構。
1. 范圍
1.1 本試驗方法包含直流絕緣電阻，體積電阻和表面電阻的測量所用直流程序。通過該測量及樣本和電極的幾何尺寸，可以計算出電絕緣材料的體積電阻和表面電阻，同時還可以計算出相應的電導和電導率。

1.2 這些試驗方法不適用于測量中等導電材料的電阻/電導。這些材料評估可采用試驗方法D4496。

1.3 本標準描述了幾種可選擇的測量電阻（或電導）的普通備用方法。特殊材料科采用合適的標準ASTM試驗方法進行測試，這些特殊材料具有電壓應力范圍和有限起電時間，同時規(guī)定了樣本結構和電極幾何形狀。這些個別特殊試驗方法將能更好得定義測量值的精度和偏差。

1.4 本標準并沒有*列舉所有的安全聲明，如果有必要，根據(jù)實際使用情況進行斟酌。使用本規(guī)范前，使用者有責任制定符合安全和健康要求的條例和規(guī)范，并明確該規(guī)范的使用范圍。

2. 引用文件
2.1 ASTM標準：²
    D150  固體電絕緣材料的（恒定電介質(zhì)）的交流損耗特性和介電常數(shù)的測試方法

D374  固體電絕緣材料厚度的標準試驗方法（2013年撤消）³

D1169  電絕緣液電阻率(電阻系數(shù))試驗方法

D1711  電絕緣相關術語

D4496  中等導電材料直流電阻或電導的標準試驗方法

D5032  用飽和甘油溶液方式維持恒定相對濕度的規(guī)程

D6054  測試用電工絕緣材料的調(diào)節(jié)規(guī)程（2012年撤消）³

E104   用水溶液保持恒定相對濕度的規(guī)程

3. 術語

3.1 定義：

3.1.1 以下定義直接來自術語標準D1711，適用于本標準正文所用術語。

3.1.2 絕緣電導，名詞——當直流電壓施加到兩個電極上，兩個電極（在樣本上或樣本內(nèi)）之間的總體積和表面電流的比值。

3.1.2.1 討論——絕緣電導是絕緣電阻的倒數(shù)。

3.1.3 表面電導，名詞——當直流電壓施加到兩個電極上，兩個電極（在樣本上表面）之間的電流的比值。

3.1.3.1 討論——（實際測量不可避免地要包含某些體積電導）表面電導是表面電阻的倒數(shù)。

3.1.4 體積電導，名詞——當直流電壓施加到兩個電極上，兩個電極（在樣本上或樣本內(nèi)）之間的某個樣本體積的電流的比值。

3.1.4.1 討論——體積電導是體積電阻的倒數(shù)。

3.1.5 表面電導，名詞——表面電導率乘以樣本表面尺寸（電極之間的距離除以電極寬度定義為電流通路）的比值，該比值可變換為獲得的測量電導，如果在正方形的反面形成電極的話。

3.1.5.1 討論——表面電導用西門子表示。通常用西門子/平方（平方值大小是不重要的）來表示。表面電導是表面電阻的倒數(shù)。

3.1.6 體積電導，名詞——體積電導乘以樣本體積尺寸的比值（即電極之間距離除以電極的橫截面面積），該值可通過獲得電導轉(zhuǎn)化為測量電導，如果在單位立方體的反面形成電極的話。

3.1.6.1 討論——體積電導通常用西門子/厘米或西門子/米來表示，也是體積電阻的倒數(shù)。

3.1.7 中等導電的，形容詞——描述了固體材料的體積電阻在1到10000000Ω-cm之間。

3.1.8 絕緣電阻（R_i），名詞——施加到兩個電極（樣本上或樣本內(nèi)）總體積的直流電壓與電極間表面電流的比值。

3.1.8.1 討論——絕緣電阻是絕緣電導的倒數(shù)。

3.1.9 表面電阻（R_S），名詞——施加到兩個電極（樣本表面）的直流電壓與電極間電流的比值。

3.1.9.1 討論——（在實際測量時不可避免地包含某些體積電阻）表面電阻是表面電導的倒數(shù)。

3.1.10 體積電阻（R_V），名詞——施加到兩個電極（樣本上或里面）的直流電壓與電極間樣本體積上的電流的比值。

3.1.10.1 討論——體積電阻是體積電導的倒數(shù)。

3.1.11 表面電阻，（ρ_s），名詞——表面電阻率乘以樣本表面尺寸的比值（電極寬度定義為電流通路除以電極間的距離），該值能轉(zhuǎn)化為獲得的測量電阻，如果在正方形反面形成電極的話。

3.1.11.1 討論——表面電阻用歐姆表示。通常也可用歐姆/平方來表示（平方值大小是不重要的）。表面電阻是表面電導的倒數(shù)。

3.1.12 體積電阻，（ρ_v），名詞——體積電阻率乘以樣本體積尺寸的比值（電極間樣本的橫截面面積除以電極間的距離），該值能轉(zhuǎn)化為獲得電阻的測量電阻，如果在單位立方體的反面形成電極的話。

3.1.12.1 討論——體積電阻通常用歐姆-厘米（首xuan）或歐姆-米來表示。體積電阻是體積電導的倒數(shù)。

4. 試驗方法的摘要

4.1 材料樣本或電容器的電阻或電導通過在規(guī)定條件下測量電流或電壓下降而得出。通過使用合適的電極體系，可分別測量表面和體積電阻或電導。當要求的樣本和電極尺寸已知時，此時可以計算出電阻或電導。

5. 重要性和用途

5.1 絕緣材料用于電子系統(tǒng)彼此和與地面之間隔離，該材料能提供零部件的機械支撐。由于此用途，通常要求具有盡可能高的絕緣電阻，以與可接受的機械、化學和耐熱性能*。因為絕緣電阻或電導組合了體積和表面電阻或電導，當實際使用時，要求試驗樣本和電有相同的形式，此時的測量值是非常有用的。表面電阻或電導隨著濕度發(fā)生快速變化，然而體積電阻或電導則稍微變化，盡管總的變化在一些變化可能更大。

5.2 電阻或電導可用于間接預測某些材料的低頻率電介質(zhì)擊穿和損耗因數(shù)性能。電阻或電導通常作為濕度含量，固化程度，機械連續(xù)性或不同類型老化的間接測量方式。這些間接測量的效用取決于通過理論或經(jīng)驗研究確立的相關度。表面電阻的降低可導致因為電場強度降低而發(fā)生電介質(zhì)擊穿電壓的增加，或者由于應力面積的增加而發(fā)生電介質(zhì)擊穿電壓的降低。

5.3 所有的電介質(zhì)電阻或電導都取決于電化時間長短和施加的電壓值（除了普通的環(huán)境變量之外）。這些因素必須已知，同時報告，以使得電阻或電導測量值有意義。在電絕緣材料工業(yè)中，形容詞“表觀”通常適用于在任意選擇電化時間條件下獲得的電阻值。見X1.4。

5.4 體積電阻或電導可通過在特定應用場合設計某個絕緣體使用的電阻和尺寸數(shù)據(jù)計算得出。研究已經(jīng)表明電阻或電導隨著溫度和濕度的變化而變化（1,2,3,4）⁴，同時在設計工作條件時，必須已知這種變化。體積電阻或電導測量值通常用于檢查絕緣材料的均勻性，或者對于加工，可探測影響材料質(zhì)量的導電雜質(zhì)，而這不容易通過其它方法觀察到。

5.5 體積電阻超過10²¹Ω·cm(10¹⁹Ω·cm)時，樣本在普通實驗室條件測試獲得的數(shù)值計算得出體積電阻，如果結果確實可疑，則應考慮通常使用的測量設備的局限性。

5.6 表面電阻或電導不能精確測量，只能近似測量，因為體積電阻或電導總是受到測量方法的影響。測量值還受到表面污染的影響。表面污染及其積聚速度受到許多因素的影響，包括靜電充電和界面張力。這些因素反過來可以影響表面電阻。當包括污染，但是在通常常識下判斷不是電絕緣材料的材料性能時，此時表面電阻或電導可視為與材料性能相關。

6. 電極系統(tǒng)

6.1 絕緣材料的電極將允許親密接觸樣本表面，同時不會由于電極電阻或樣本的污染（5）而引入相當可觀的誤差。電極材料應在試驗條件下能耐腐蝕。當對制造樣本進行測試時，例如連接襯套，線纜等等，采用的電極作為樣本或其裝配組件的一部分。在這類場合，絕緣電阻或電導的測量值此時包括電極或安裝材料的污染影響，同時在實際使用時通常與樣本性能有關。

³括號里的粗體數(shù)字參閱這些試驗方法附屬的參考文獻清單。

圖1  接線柱電極（用于扁平固體樣本）

6.1.1 接線柱和錐形銷電極，圖1和圖2，提供了一種施加電壓到剛性絕緣材料的方法，以允許評估材料的電阻或電導性能。這些電極嘗試模擬實際使用條件，例如儀器面板和接線板上的接線柱。當層壓絕緣材料具有高樹脂含量表面時，錐形銷電極與接線柱電極相比，由于其能更加親密接觸絕緣材料實體上，可以獲得稍微較低點的絕緣電阻值。獲得的電阻或電導值高度受到每個銷子與電介質(zhì)材料的獨立接觸，銷子的表面粗糙度和電介質(zhì)材料中孔的光潔度的影響。不同樣本很難獲得再現(xiàn)性的試驗結果。

A. 厚板樣本

B. 管狀樣本

C. 條狀樣本

使用普拉特&惠特尼No.3錐形銷

圖2  錐形銷電極

6.1.2 圖3試驗裝置的金屬棒主要設計用于評估撓性帶狀薄固體樣本的絕緣電阻或電導，可作為電學質(zhì)量控制的一種簡單簡易的方式。當絕緣材料的寬度比其厚度大很多時，該裝置在能更滿意獲得表面電阻或電導的近似值。

6.1.3 銀色漆，圖4，圖5和圖6，在商業(yè)用途通常具有到高電導性能，銀色漆有空氣干燥或低溫烘烤型兩個品種，其具有足夠的孔隙，以允許濕氣在銀色漆之間擴散，因此在施加電極之后，允許對試驗樣本進行狀態(tài)調(diào)節(jié)。在研究耐濕度影響和溫度變化的影響時，這是一個特別有用的特征，然而，在將電導漆作為電極材料之前，應確保漆中的溶劑不會侵蝕材料，以改變材料的電性能。用細毛刷可獲得相當光滑的保護電極邊緣。然而，對于圓盤狀電極，當使用刻度圓規(guī)和銀色漆繪制電極的輪廓圓，同時用刷子充滿封閉區(qū)域時，可以獲得更加尖銳的邊緣。

6.1.4 可以使用圖4，圖5和圖6所示的噴涂金屬，如果試驗樣本可以獲得滿意的附著力性能。薄噴涂電極在漆膜盡可能快的涂覆方面具有特殊優(yōu)點。

6.1.5 在6.1.4給定的相同條件下，可以使用蒸鍍金屬。

6.1.6 圖4所示的金屬箔可以作為電極作用到樣本表面上。電介質(zhì)電阻或電導研究所用金屬箔的厚度范圍為6~80μm。鉛或錫箔是較常用的箔，這些物質(zhì)通過小數(shù)量的凡士林、硅潤脂，油或其它合適材料作為粘合劑使得箔附著在試驗樣本上。這類電極應施加足夠的平穩(wěn)壓力以排除所有皺褶，同時清除箔邊緣周圍過量的粘合劑，此處可以通過清洗手巾紙來擦拭過量的粘合劑。一種非常有效的方法是使用一臺硬的窄滾壓機（寬度為10-15mm），同時向外滾壓表面，直到箔上沒有可見的壓印痕跡。只有樣本具有非常平的表面，本技術才可以滿足使用需求。粘合劑薄膜應小心地降低到2.5μm。由于該薄膜與樣本相關連，它將總是導致測量電阻值太高。對于厚度＜250μm的較低電阻樣本，該誤差可能變得*。同時，硬滾壓機可用力將尖銳粒子壓入或穿過薄膜（50μm）。箔電極沒有氣孔，在電極作用之后將不允許對試驗樣本進行狀態(tài)調(diào)節(jié)。粘合劑可在高溫下喪失其有效性，迫使有必要在壓力下使用扁平金屬支撐板。在合適切割設備幫助下，可能從某個電極切割成合適寬度的條帶，以形成被保護電極和保護電極。該三接線柱樣本通常不能用于表面電阻或電導測量，因為油脂殘留在間隙表面。

6.1.7 如圖4所示，水中或其它合適裝置中分散的膠體石墨可用于刷洗無孔薄板絕緣材料，以形成空氣干燥電極。只有滿足以下所有的條件，才*使用該電極材料：

6.1.7.1 待測試的材料必須接受一層石墨涂層，該涂層在測試之前將不會發(fā)生脫落。

6.1.7.2 正在測試的材料必須不能輕易吸收水。

6.1.7.3 狀態(tài)調(diào)節(jié)必須在干燥氣氛（規(guī)程D 6054，步驟B）中進行，同時應在相同氣氛中進行測量。

6.1.8 液態(tài)金屬電極能給出滿意的結果，同時可作為一種備用方法來使得與樣達到必要的接觸，以有效地進行電阻測量。上端電極形成的液態(tài)金屬應受到不銹鋼環(huán)形件的限制，每個環(huán)形件應通過在遠離液態(tài)金屬的側(cè)上磨斜邊的方式來讓其較低的邊緣縮減至形成一個銳邊緣。圖7和圖8顯示了兩種可能的電極布置方式。

典型應用

1、測量絕緣材料電阻(率)

2、測量防靜電材料的電阻及電阻率

3、測量計算機房用活動地板的系統(tǒng)電阻值

4、測量防靜電鞋、導電鞋的電阻值

5、光電二極管暗電流測量

6、物理,光學和材料研究

標準配置：

1、測試儀器：1 臺

2、.電源線：1 條

3、測量線：3 根（屏蔽線、測試接線、接地線）

4、使用說明書：1 份

備注：

本儀器配不同的測量電極（夾具）可以測量不同材料（固體、粉體或液體）的體積電阻率和表面電阻率或電導率，*符合國家標準 GB1410－2006 固體電工絕緣材料絕緣電阻、體積電阻系數(shù)和表面電阻試驗方法，ASTM D257 絕緣材料的直流電阻或電導試驗方法 等標準要求。

橡塑材料體積電阻率測定儀顯示界面：

橡塑材料體積電阻率測定儀操作方式：

1、電流先手動調(diào)零

2、調(diào)整測試電壓

3、旋轉(zhuǎn)電阻波蕩觀察數(shù)值

4、讀取電阻值

5、根據(jù)電阻值按以下公式求出

（1）體積電阻率計算公式如下：

式中：PV——體積電阻率，單位為歐姆厘米（Ω.cm）；

RX——按測得的體積電阻，單位為歐姆（Ω）；

h——試樣的平均厚度，單位為米(m)或厘米（cm）

（2）表面電阻率計算：

表面電阻率計算公式如下：

式中：Ps——體積電阻率，單位為歐姆米（Ω.cm）；

RX——按測得的表電阻，單位為歐姆（Ω）；

P——是被保護電極的有效周長，單位為米（m）或（厘米（cm））

g——兩電極之間的距離，單位為米(m)或厘米（cm）