什么是介电常数？介电常数的计算方法及影响因

塑料或电介质或绝缘材料的介电常数 (Dk) 可以定义为存储在放置在两个金属板之间的绝缘材料中的电荷与当绝缘材料被真空或空气替换时可以存储的电荷的比率，它也被称为介电常数或简称为介电常数。

并且，有时称为相对介电常数，因为它是根据自由空间的介电常数 (ε0) 相对测量的。

介电常数表征材料储存电能的能力。此处的文章概述了电容器中最常用的介电材料常数。

一些参考和有机电介质的典型 ε 值为：

材料	介电常数 (ε)
真空	1.000
干燥的空气	1.0059
泡沫聚乙烯	1.6
含氟聚合物	2.0
聚丙烯	2.1
丁基橡胶	2.3
丁苯橡胶	2.9
硅橡胶	3.2
有机玻璃	3.4
PVC	4.0
玻璃	3.8-14.5
蒸馏水	~80

介电常数为2意味着绝缘体吸收的电荷是真空的两倍。

主要应用：

在生产收音机和其他电气设备中使用的电容器时使用材料。电路设计人员常用来比较不同的印刷电路板 (PCB) 材料。

此外，还可用于开发储能应用的材料，例如，聚合物基介电复合材料非常适合从电子封装、嵌入式电容器到能量存储的应用。这些复合材料在加工温度低的情况下具有高度的柔韧性，并且它们表现出相对高的介电常数、低介电损耗和高介电强度。

如何计算介电常数？

换句话说，介电常数也可以定义为两个金属板之间有绝缘体的电容与它们之间有空气或真空的相同金属板的电容之比。

当用于需要高电容的电子电气应用时，需要具有更高介电常数的绝缘材料。

如果将一种材料用于严格绝缘的目的，最好具有较低的介电常数。

介电常数公式为：

其中：

• C = 使用该材料作为介电电容器的电容
• C 0 = 使用真空作为电介质的电容
• ε 0 = 自由空间的介电常数（8.85 x 10 -12 F/m 即法拉每米）
• A = 板面积/样品横截面积
• T = 样品厚度
  

介电常数单位：此电气特性是无量纲测量。
计算塑料介电常数最常用的标准测试是 ASTM D2520、ASTM D150 或 IEC 60250 （当然还有其他几种方法，但这里不讨论）。
该方法包括：
将样品置于两个金属板之间并测量电容。在两个电极之间没有样品的情况下测量第二次运行。这两个值的比值就是介电常数。测试可以在不同的频率下进行，通常在 10Hz 和 2MHz 范围之间

• 样品必须平整且大于用于测量的 50 毫米（2 英寸）圆形电极。
  

极性塑料与非极性塑料
聚合物的介电性能很大程度上取决于它们的结构。结构决定了聚合物是极性的还是非极性的，这反过来又决定了聚合物的电性能。

• 在极性聚合物（PMMA、PVC、尼龙、PC 等）中，由于电子分布不平衡而产生偶极子。这些偶极子倾向于在存在电场的情况下对齐。因此，这会产生材料的偶极极化，从而使这些材料仅作为绝缘体表现良好。
• 而非极性聚合物（PTFE、PP、PE、PS）具有对称分子并且是真正共价的。它们中不存在极性偶极子，因此在存在电场的情况下不会对齐偶极子。然而，由于电子在电场方向上的移动，会发生轻微的电子极化，这实际上是瞬时的。这些聚合物具有高电阻率和低介电常数。
  

极性塑料倾向于从大气中吸收水分。水分的存在会提高介电常数并降低电阻率。随着温度的升高，聚合物链的运动更快，偶极子的排列也更快。这总是会提高极性塑料的介电常数值。

非极性塑料不受水分和温度升高的影响。

影响介电常数的因素

• 频率 – 介电常数随着频率的增加而突然降低
• 湿度和温度
• 电压
• 结构和形态（参见极性塑料与非极性塑料）
• 塑料中存在其他材料
• 风化和老化
  

几种塑料的介电常数值

聚合物名称	最小值	最大值
ABS – 丙烯腈丁二烯苯乙烯	2.70	3.20
ABS阻燃剂	2.80	3.00
ABS高温	2.40	5.00
ABS 高冲击	2.40	5.00
ABS/PC 混合物——丙烯腈丁二烯苯乙烯/聚碳酸酯混合物	2.90	3.20
ABS/PC 混合 20% 玻璃纤维	3.10	3.20
无定形 TPI 混合物，超高温，耐化学腐蚀（标准流动）	3.50	3.50
ASA – 丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯	3.30	3.80
ASA/PC 混合物 – 丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯/聚碳酸酯混合物	3.00	3.40
ASA/PC 阻燃剂	3.20	3.20
CA – 醋酸纤维素	3.00	8.00
CAB – 醋酸丁酸纤维素	3.00	7.00
CP – 丙酸纤维素	3.00	4.00
CPVC——氯化聚氯乙烯	3.00	6.00
ECTFE	2.57	2.59
ETFE——乙烯四氟乙烯	2.60	2.60
EVA – 乙烯醋酸乙烯酯	2.50	3.00
EVOH – 乙烯乙烯醇	4.80	5.60
FEP – 氟化乙烯丙烯	2.10	2.10
HDPE——高密度聚乙烯	2.30	2.30
HIPS – 高抗冲聚苯乙烯	2.40	4.80
HIPS阻燃V0	2.00	3.00
LCP – 液晶聚合物	3.30	3.30
LCP玻璃纤维增强	3.00	4.00
LCP 矿物填充	3.00	5.90
LDPE——低密度聚乙烯	2.30	2.30
LLDPE – 线性低密度聚乙烯	2.30	2.30
MABS – 透明丙烯腈丁二烯苯乙烯	2.80	3.00
PA 11 –（聚酰胺 11）30% 玻璃纤维增强	4.80	4.80
PA 11, Conductive	3.00	9.00
PA 11，灵活	3.00	9.00
PA 11，刚性	3.00	9.00
PA 12（聚酰胺 12），导电	3.00	9.00
PA 12，纤维增强	3.00	9.00
PA 12，灵活	3.00	9.00
PA 12，玻璃填充	3.00	9.00
PA 12，刚性	3.00	9.00
PA 46 – 聚酰胺 46	3.40	3.80
PA 46, 30% 玻璃纤维	4.00	4.60
PA 6 – 聚酰胺 6	4.00	5.00
PA 6-10 – 聚酰胺 6-10	3.00	4.00
PA 66 – 聚酰胺 6-6	4.00	5.00
PA 66, 30% 玻璃纤维	3.50	5.60
PA 66, 30% 矿物填充	4.00	5.00
PA 66，抗冲改性，15-30% 玻璃纤维	3.40	4.20
PA 66，冲击改性	2.90	5.00
PAI – 聚酰胺酰亚胺	3.90	7.30
PAI, 30% 玻璃纤维	4.20	6.50
PAR——多芳基化合物	3.30	3.30
PARA（聚芳酰胺），30-60% 玻璃纤维	3.90	4.50
PBT——聚对苯二甲酸丁二醇酯	2.90	4.00
PBT, 30% 玻璃纤维	3.00	4.00
PC（聚碳酸酯）20-40% 玻璃纤维	3.00	3.50
PC（聚碳酸酯）20-40% 玻璃纤维阻燃剂	3.00	3.80
PC – 聚碳酸酯，耐高温	2.80	3.80
PC/PBT 混合物——聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯混合物	2.95	3.14
PC/PBT 混合物，玻璃填充	3.30	3.90
PCTFE – 聚一氯三氟乙烯	2.00	3.00
PE – 聚乙烯 30% 玻璃纤维	2.70	2.80
PEEK – 聚醚醚酮	3.20	3.20
PEEK 30% 碳纤维增强	3.20	3.40
PEEK 30% 玻璃纤维增强	3.30	4.20
PEI – Polyetherimide	3.10	3.20
PEI，30% 玻璃纤维增强	3.00	4.00
PEI, Mineral Filled	3.00	4.00
PEKK（聚醚酮酮），低结晶度	3.30	3.30
PESU——聚醚砜	3.50	4.10
PESU 10-30% 玻璃纤维	4.20	4.30
PET——聚对苯二甲酸乙二醇酯	3.00	4.00
PET, 30% 玻璃纤维增强	3.00	4.00
PETG – 聚对苯二甲酸乙二醇酯	3.00	4.00
PFA——全氟烷氧基	2.10	2.10
PI – Polyimide	3.10	3.55
PMMA – 聚甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸	2.00	5.00
PMMA（亚克力）耐高温	3.20	4.00
PMMA（亚克力）抗冲改性	2.90	3.70
PMP——聚甲基戊烯	2.10	3.60
PMP 30% 玻璃纤维增强	2.40	2.40
PMP矿物填充	2.30	2.30
POM – 聚甲醛（乙缩醛）	3.30	4.70
POM（乙缩醛）冲击改性	4.00	4.30
POM（乙缩醛）低摩擦	3.00	4.00
PP – 聚丙烯 10-20% 玻璃纤维	2.60	2.60
PP，10-40% 矿物填充	2.30	2.30
PP，10-40% 滑石填充	2.30	2.30
PP, 30-40% 玻璃纤维增强	2.60	2.60
PP（聚丙烯）共聚物	2.30	2.30
PP（聚丙烯）均聚物	2.30	2.30
PP，冲击改性	2.30	2.30
PPA——聚邻苯二甲酰胺	4.30	4.30
PPA，30% 矿物填充	4.00	4.20
PPA, 33% 玻璃纤维增强	4.40	4.60
PPA，33% 玻璃纤维增强 - 高流动性	3.70	3.90
PPA, 45% 玻璃纤维增强	4.40	4.60
PPE——聚苯醚	2.70	2.70
PPE，30% 玻璃纤维增强	2.90	2.90
个人防护装备，阻燃剂	2.70	2.70
PPS——聚苯硫醚	3.00	3.30
PPS，20-30% 玻璃纤维增强	3.30	3.80
PPS，40% 玻璃纤维增强	4.00	4.00
PPS、玻璃纤维和矿物填充	5.00	5.00
PPSU——聚苯砜	3.40	3.50
PS（聚苯乙烯）30% 玻璃纤维	2.50	2.50
PS（聚苯乙烯）水晶	2.40	2.70
PS，高温	2.40	2.70
PSU——聚砜	3.00	3.20
PSU，30% 玻璃细增强	3.60	3.70
PTFE——聚四氟乙烯	2.10	2.10
PTFE，25% 玻璃纤维增强	3.00	3.00
PVC，塑化	3.00	5.00
PVC，塑化填充	3.00	5.00
PVC 刚性	3.00	4.00
PVDC——聚偏二氯乙烯	3.00	6.00
PVDF – 聚偏二氟乙烯	6.00	9.00
SAN – 苯乙烯丙烯腈	2.50	3.40
SAN, 20% 玻璃纤维增强	3.20	3.80
SMA – 苯乙烯马来酸酐	2.80	2.80
SMA, 20% 玻璃纤维增强	3.30	3.30
SMMA – 苯乙烯甲基丙烯酸甲酯	3.20	3.20
SRP – 自增强聚苯撑	3.10	3.10
UHMWPE – 超高分子量聚乙烯	2.30	2.30

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