弹性体材料介电击穿强度测试探讨

弹性体材料由于其*的弹性、稳定的电 气性能，以及众多的品种,使之逐渐在各大电力 电子产品中出现，如电力电缆、电力附件、接线 盒以及电力电子封装等等。在这些应用中，材料 的介电强度这一性能成为产品设计的一项主要 参考性能，也影响着产品的设计、适用范围以及 使用寿命。这项指标的优异与否,决定了产品的 应用表现和长期稳定性。

因此，材料介电强度的测试成为一项应用 广泛的参考性测试，在很多产品设计中作为重 要参考指标。但在我们实际工作中却发现了问 题：介电强度的测试很容易受各种因素的影响， 从而使测试结果与产品的实际表现有偏差。

在不同配方材料的实际应用过程中，往往 发现介电强度测试数据较高的材料，未必在实 用中能获得很好的应用结果；而介电强度测试 数据较低的材料，有时却能获得较好的应用结 果。相同的最终产

品，使用不同的材料，引起不 同的结果，通常是生产工艺的不稳定造成的，其 次才是材料本身的原因。但是排除了工艺原因 后，我们发现介电强度测试结果的不可靠性也 会引起产品表现的差异。

1 测试标准

目前我国的相关标准中，用于测试弹性体 材料介电强度的标准是GB/T 1408.1和GB/T 1695。GB/T 1408.1'。针对的是通常意义的绝缘 材料、热固性材料、热塑性材料。GB/T 1695'1针 对的是橡胶材料，参考TASTM D149—97a¹³¹标 准。但两份标准都只作了软质和硬质两种区分标 准，这样的区分对于如硅橡胶弹性体这种硬度 相差较大的种类，就产生了一些问题。

同时我们查找了电力标准I EC标准。 IEC 60243'^4］中也没有明确提到弹性体类产品。 这一直是弹性体材料厂家争论的焦点

正是由于标准的不明确，为弹性体的介电 强度检测造成了一定的误解和误操作目前IEC 正在修iriEC 60243,希望能在以后的新版本中 获得更多弾性体的测试方案。

1 材料硬度

我们认为，材料硬度是造成测试结果不可 靠的关键性因索对于硅橡胶来说，从非常软 的凝胶到非常硬的固体胶，范围非常广。研究发 现，邵尔A硬度大于50的砧橡胶材料，其介电强 度测试结果比较稳定.受硬度影响小；而邵尔A 硬度小于50的材料，则会产生不稳定。

在邵尔A硬度20〜50范围内，材料在介电强 度的测试中很容易产生偏差这个硬度范围在 GB标准中通常属于软质橡胶，使用1 mm试片测 试但由于材料比较软，厚度薄，所以在实验前， 测试厚度的精度就不容易掌握，容易产生偏差 在放置试片进行测试的时候也容易产生变形， 加载电极时因为电极质址而产生压扁现象，从 而*影响测试结果（如图1所示）变形后，材 料测试厚度变薄，使材料实际检测数据偏小，不 能真实反映材料的实际性能

邵尔A硬度小于20的硅橡胶基本以凝胶为 主，材料硬度很低，力学强度低，有自粘性。这 类胶应使用GB/T 1408.1中5.1.9 “充填胶球状电 极方法"测试。但由于凝胶本身具有较强的自 粘性，这种方法在材料制样及电极放置时，很难 避免空气夹杂和与电极的*贴合，造成测试 结果波动范围很大，失去了实际应用的参考价值 （见图2）。

目前的测试标准使用的是如图3所示的典 型电极装置⑴圆柱形电极的芭径可以有所不 同这类装置的优势在于片状样品易于制备和 加工可惜的是，样品界面不可避免地会产生 预击穿放电，引发不必要的电应力，造成界面击 穿这种受干扰的测量数值与材料的实际值是 存在差异的如1 mm厚的片状有机硅弹性体样 品的介电强度在20〜40 kV/mm之间（具体取决 于不同的电极装置），即使材料的一此明显改性 （塑化、交联度等）也不会引起介电强度的剧烈 变化.因此，这种测试有机硅弹性体的方法是有 局限性的。

如果利用图4 （a）所示的埋入式电极测量，那 么有机硅弹性体的介电强度会超过10（）kV/mm 使用埋入式电极装置测量，硬度等参数对介电 强度有着明显的影响

由于一些弹性体（例如三元乙丙橡胶）要制 备成填充样品比较复杂，所以常常采用片状样品 浇注的方法［图4（b）］

大量研究表明，适当的经典电极装置与合适的填充材料组合，也能够获得与埋入式电极 所用样品相同级别的介电强度，并有利于更好 地研究材料改性

多种电极选择以及实验方法的不同，造成 我们实际检测中选型的困难，也加大r不同材料 对比的难度

另一方面.无论是IEC标准还是GB标准，都 没有乂寸测试时上电极的负载做明确的说明在 实验过程中，将电极加载在试样上，为了保证与 试样的紧密贴合，会人为施加一个压力在上面， 这个压力的不确定性，增加了被测试片变形的不 确定性，造成误差，由于无明确负载说明，所以 各厂家生产的电极也会有质量偏差，造成进一 步的不确定性。

4试样表面质量

试样表面质量也影响着测试结果通常我 fl I都会关注试样表面的清洁程度，但也有些地 方容易被忽略

(1) 平整度：试样表面如有凹陷或缺陷，将 会影响电极贴合程度，影响测试结果

(2) 光滑程度：现在有些模具经过喷砂或特 氣龙处理这种模具制成的样片，表面均有细小 的波动，通常情况下影响不大，但.测试波动有时 会在0.5 kV左右。

(3) 试样内部缺陷：这是最容易忽略的地 方,特别是使用液体硅橡胶或凝胶制样时由于 材料黏度小，容易裏夹空气，再内部形成细小的 气孔这些气孔在外表面是很难彼发现的，但却 会极大地影响测试结果

5结语

综上所述，材料介电强度的测试，由于标准中方法的不足，以及对应材料性状的差异，容易产生各种测试结果的差异在排除了人为操作失 误、设备误差等方面的原因后，我们应更关注于 上面所提到的测试条件，以获得稳定可靠的性能数据。

关键词：介电强度测试 击穿强度测试 介电击穿强度测试仪

推荐设备：ZJC-50KV计算机控制电压击穿试验仪-北京中航时代仪器设备有限公司