簡(jiǎn)介

彈性體材料由于其特殊的彈性、穩(wěn)定的電氣性能，以及眾多的品種，使之逐漸在各大電力電子產(chǎn)品中出現(xiàn)，如電力電纜、電力附件、接線(xiàn)盒以及電力電子封裝等等。在這些應(yīng)用中，材料的介電強(qiáng)度這一性能成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一項(xiàng)主要參考性能，也影響著產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、適用范圍以及使用壽命。

測(cè)試難點(diǎn)

目前我國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中,用于測(cè)試彈性體材料介電強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T1408.1和GB/T1695。GB/T1408.1針對(duì)的是通常意義的絕緣材料、熱固性材料、熱塑性材料。GB/T1695針對(duì)的是橡膠材料,參考了ASTM D149-97a標(biāo)準(zhǔn)。但兩份標(biāo)準(zhǔn)都只作了軟質(zhì)和硬質(zhì)兩種區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，這樣的區(qū)分對(duì)于如硅橡膠彈性體這種硬度相差較大的種類(lèi)，就產(chǎn)生了一些問(wèn)題。

正是由于標(biāo)準(zhǔn)的不明確，為彈性體的介電強(qiáng)度檢測(cè)造成了一定的誤解和誤操作。

在不同配方材料的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,往往發(fā)現(xiàn)介電強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù)較高的材料，未必在實(shí)用中能獲得很好的應(yīng)用結(jié)果;而介電強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù)較低的材料,有時(shí)卻能獲得較好的應(yīng)用結(jié)果。相同的最終產(chǎn)品,使用不同的材料,引起不同的結(jié)果，通常是生產(chǎn)工藝的不穩(wěn)定造成的，其次才是材料本身的原因。但是排除了工藝原因后，我們發(fā)現(xiàn)介電強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果的不可靠性也會(huì)引起產(chǎn)品表現(xiàn)的差異。

影響因素

材料硬度

在邵爾A硬度20~50范圍內(nèi)，材料在介電強(qiáng)度的測(cè)試中很容易產(chǎn)生偏差。這個(gè)硬度范圍在GB標(biāo)準(zhǔn)中通常屬于軟質(zhì)橡膠,使用1mm試片測(cè)試。但由于材料比較軟，厚度薄，所以在實(shí)驗(yàn)前,測(cè)試厚度的精度就不容易掌握，容易產(chǎn)生偏差在放置試片進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候也容易產(chǎn)生變形，加載電極時(shí)因?yàn)殡姌O質(zhì)量而產(chǎn)生壓扁現(xiàn)象，從而影響測(cè)試結(jié)果。變形后，材料測(cè)試厚度變薄,使材料實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)偏小，不能真實(shí)反映材料的實(shí)際性能。

邵爾A硬度小于20的硅橡膠基本以凝膠為主,材料硬度很低,力學(xué)強(qiáng)度低,有自粘性。這類(lèi)膠應(yīng)使用GB/T 1408.1中5.1.9“充填膠球狀電極方法”測(cè)試。但由于凝膠本身具有較強(qiáng)的自粘性,這種方法在材料制樣及電極放置時(shí),很難避免空氣夾雜和與電極的貼合,造成測(cè)試結(jié)果波動(dòng)范圍很大,失去了實(shí)際應(yīng)用的參考

電極

電極也是影響測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定性的一個(gè)因素目前的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)使用的是典型電極裝置。圓柱形電極的直徑可以有所不同。這類(lèi)裝置的優(yōu)勢(shì)在于片狀樣品易于制備和加工。可惜的是，樣品界面不可避免地會(huì)產(chǎn)生預(yù)擊穿放電，引發(fā)不必要的電應(yīng)力，造成界面擊穿。這種受干擾的測(cè)量數(shù)值與材料的實(shí)際值是存在差異的。如1mm厚的片狀有機(jī)硅彈性體樣品的介電強(qiáng)度在20~40kV/mm之間(具體取決于不同的電極裝置)，即使材料的一些明顯改性(塑化、交聯(lián)度等)也不會(huì)引起介電強(qiáng)度的劇烈變化。因此，這種測(cè)試有機(jī)硅彈性體的方法是有局限性的。

如果利用埋入式電極測(cè)量,那么有機(jī)硅彈性體的介電強(qiáng)度會(huì)超過(guò)100kV/mm。使用埋入式電極裝置測(cè)量，硬度等參數(shù)對(duì)介電強(qiáng)度有著明顯的影響。

負(fù)載

無(wú)論是IEC標(biāo)準(zhǔn)還是GB標(biāo)準(zhǔn)，都沒(méi)有對(duì)測(cè)試時(shí)上電極的負(fù)載做明確的說(shuō)明。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將電極加載在試樣上,為了保證與試樣的緊密貼合，會(huì)人為施加一個(gè)壓力在上面。這個(gè)壓力的不確定性，增加了被測(cè)試片變形的不確定性，造成誤差。由于無(wú)明確負(fù)載說(shuō)明，所以各廠(chǎng)家生產(chǎn)的電極也會(huì)有質(zhì)量偏差，造成進(jìn)一步的不確定性。

試樣表面質(zhì)量

試樣表面質(zhì)量也影響著測(cè)試結(jié)果。通常我們都會(huì)關(guān)注試樣表面的清潔程度，但也有些地方容易被忽略。

(1)平整度：試樣表面如有凹陷或缺陷，將會(huì)影響電極貼合程度，影響測(cè)試結(jié)果。

(2)光滑程度：現(xiàn)在有些模具經(jīng)過(guò)噴砂或特氟龍?zhí)幚怼＿@種模具制成的樣片，表面均有細(xì)小的波動(dòng)，通常情況下影響不大，但測(cè)試波動(dòng)有時(shí)會(huì)在0.5 kV左右。

(3)試樣內(nèi)部缺陷：這是最容易忽略的地方，特別是使用液體硅橡膠或凝膠制樣時(shí)。由于材料黏度小，容易裹夾空氣，再內(nèi)部形成細(xì)小的氣孔。這些氣孔在外表面是很難被發(fā)現(xiàn)的,但卻會(huì)極大地影響測(cè)試結(jié)果。