航空橡膠制品用途廣泛，在許多自動控制系統(tǒng)中用作絕緣墊片、電子元器件的密封等，對其絕緣電阻、擊穿強度等電性能有要求。橡膠常用的電性能測試方法有GB/T1692-2008《硫化橡膠絕緣電阻率的測定》、GB/T1693-2007《硫化橡膠介電常數和介質損耗角正切值的測定方法》、GB/T1695-2005《硫化橡膠工頻擊穿介電強度和耐電壓的測定方法》。

絕緣電阻率試驗

電阻率是表征材料非導電能力的一個特征值。高聚物材料大多為非導電的絕緣材料，它的電阻率通常在109Ω·cm以上。絕緣電阻是電氣與電子元器件彼此之間以及它們和大地之間的絕緣必不一可少的性能，一般人們要求電器絕緣材料有盡可能高的絕緣電阻。測量絕緣電阻率的方法很多，最一常用的方法是高阻計法。橡膠的絕緣電阻率試驗按GB/T1692-2008《硫化橡膠絕緣電阻率的測定》的規(guī)定進行，該方法適用于電阻大于108的硫化橡膠絕緣電阻率的測定。

(1)原理

對試樣施加直流電壓，測定通過垂直于試樣或沿試樣表面的泄漏電流，計算出試樣的體積電阻率或表面電阻率。高阻計測試原理如圖1所示試驗條件23℃士2℃，相對濕度50%士5%。

高阻計測試原理

試樣應放在23℃士2℃的帶有干燥劑的器皿下調節(jié)24h，試樣尺(2)試樣寸見表 1。

表1 試樣尺寸

(3)結果評定

絕緣電阻就是試樣上的直流電壓和流過試樣的全部電流之比，包括體積電阻和表面電阻兩部分。

①體積電阻RV，把試樣置于兩極之間，施加一直流電壓V，可測得流經試樣體積的電流IV、，試樣的體積電阻R，按下式計算：

式中 RV--體積電阻，Ω;

V--直流電壓，V;

IV--流經試樣的電流，A。

體積電阻率ρV就是試樣單位體積(cm3)內電介質所具有的電阻值，按下式計算：

式中 ρV——體積電阻率，Ω·cm；

RV --體積電阻，Ω；

S——測試試樣測量電極面積，cm2；

d——試樣厚度，cm。

②表面電阻RS在被測試樣的一個面上放上兩個電極，施加一直流電壓V，測得沿兩極間的試樣表面層上流過的電流IS，試樣的表面電阻RS，按以下公式計算：

式中RS——表面電阻，Ω；

V--直流電壓，V；

IS--流經試樣表面層上的電流，A。

對于平面電極，試樣的表面電阻率ρs，按以下公式計算：

式中：ρs——表面電阻率，Ω；

RS——表面電阻，Ω；

L——平行電極長度，cm；

b——平行電極間距離，cm。

對于環(huán)形電極，試樣的表面電阻率ρs按以下公式計算：

式中ρs——表面電阻率，Ω；

RS——表面電阻，Ω；

D1——測量電極外徑，cm；

D2——測量電極內徑，cm。

每組試樣不少于3個，試驗結果以每組測試值的中位數表示，取2位有效數字。

(4)影響因素

①測試時間 通過試樣的電流(如下圖)隨時間的增加迅速衰減，經過一定時間后趨于一個穩(wěn)定值。這是由于流經試樣的電流不像流經導體那樣僅僅只是傳導電流，而是由3種電流組成。

通過試樣的電流

一是瞬時充電電流，導電離子發(fā)生瞬態(tài)位移，電場迅速傳播，立刻形成電流，稱為位移電流;試樣與電極形成一個電容，在加電壓瞬間有純電容性的充電電流，兩者總稱為瞬時充電電流。

二是吸收電流，它是由于介電吸收現(xiàn)象的存在以及電極上部分離子移動消耗而使離子的總數減少的結果，因而使其隨時間而衰減。吸收電流的產生主要是電介質中發(fā)生緩慢的極化過程的結果，通過這種緩慢過程有可能觀察到電流隨時間衰減的現(xiàn)象。

三是漏電電流，又叫傳導電流。它是趨于極限值后的電流，由不純物質造成，不隨時間變化。

當切斷電壓并將兩極短接時，可發(fā)生反向放電電流，它也同樣隨時間延長而減少。通常電流要在幾十分鐘之后才有一個穩(wěn)定值，故標準中對電阻率的測定規(guī)定了時間，是以加電壓后 1min 時讀數為準。

②測試溫度由漏導電流求體積電阻率，按以下公式計算：

式中 A——物質的特性常數(受離子濃度、物質本身性質與溫度影響)；

B——與介質活化能有關的系數；

T——熱力學溫度，K。

從公式可以看出，材料的體積電阻率與物質本身的結構、組成等性質有關。溫度升高，材料中自由離子數目增加，特別是高于材料的玻璃化溫度Tg時，離子數目及活動能量迅速增加而使電阻率降低。在橡膠中這些離子的來源主要是易產生離解的促進劑、硫化劑、填料等助劑。試驗證明，測試溫度升高使體積電阻率ρV、和表面電阻率ρs都有明顯降低。因此電阻率的測試標準對試樣的測試溫度都做了明確規(guī)定，其溫度為23℃±2℃。

③環(huán)境濕度

高分子材料的絕緣電阻一般隨環(huán)境濕度增加而減小，這一點對易吸濕的材料更加明顯。另外，橡膠中的助劑在試樣吸濕后，由于不純物離子濃度增加使內部生成強極性區(qū)而使電阻率下降;而且不同橡膠材料的吸濕速度也不同。因此標準規(guī)定濕度為50%士5%，而且試樣的處理時間不少于24h。

④電極

電極材質不同，其與試樣的接觸情況不同，直接影響電阻率的測試結果。通常用鋁箔或銅作電極。操作時鋁箔常用凡士林、硅油作粘貼劑，加上一定壓力，使其消除皺紋，與試樣緊密接觸。

輔助電極通常用黃銅制作，操作時應保證環(huán)電極、測量電極與高壓電極三者的同心。測量電極與環(huán)電極之間間隙保持一致比較困難，在操作時應十分注意。如圖所示。

板狀試樣電極配置

⑤試樣厚度

試樣厚度變化對電阻率有影響，因此標準對試樣的厚度做了規(guī)定，如軟質膠料1.0mm±0.1mm、硬質膠料2.0mm±0.1mm。

⑥硫化時間 縮聚型室溫硫化硅橡膠有低分子副產物產生，因此在硫化初期電絕緣性能會出現(xiàn)下降現(xiàn)象。待低分子副產物逐漸揮發(fā)，經一定時間后，其電絕緣性能才能恢復到正常值。

(5)絕緣電阻率試驗注意事項

①在測量前應首先斷開被測設備的電源，對于電容量較大的設備應先進行接地放電，消除設備的殘存電荷，這樣可以防止發(fā)生人身和設備事故。

②在使用前應將絕緣電阻測試儀進行一次開路和短路試驗，若開路時指針不指向“∞"處、短路時指針不指向“0"處說明表不準，需要更換，檢修后再進行測量。

③從絕緣電阻測試儀到被測樣品的引線必須使用絕緣較好的單芯導線，不得使用雙股線，而且兩根連線也不能絞在一起。

④在絕緣電阻表未停止轉動和被測設備未進行放電前不得用手觸摸測量部分和絕緣電阻表的接線柱或進行拆除導線操作，以免發(fā)生觸電事故。

⑤測量前將被測設備表面擦干凈，以免造成觸電事故。