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Electrical properties of maleic anhydride grafted low density polyethylene = 무수말레인산이 그라프트된 저밀도 폴리에틸렌의 전기적 특성에 관한 연구
서명 / 저자 Electrical properties of maleic anhydride grafted low density polyethylene = 무수말레인산이 그라프트된 저밀도 폴리에틸렌의 전기적 특성에 관한 연구 / Seung-Hyung Lee.
저자명 Lee, Seung-Hyung ; 이승형
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 1996].
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초록정보

The space charge behavior such as charge distribution and electrical conduction of chemically modified, maleic anhydride (MAH) grafted low density polyethylene (LDPE) was investigated. The effect of Low-molecular -mass-species on the space charge behavior of LDPE was investigated. Also, the space charge distributions in the multilayer laminates and blends of LDPE or modified LDPE with ethylene-vinylacetate copolymer (EVA) were investigated. The MAH grafted LDPE was prepared by reactive extrusion. The low-molecular-mass-species was removed by direct extraction using p-xylene as solvent. Using mutilayer laminated sheet, space charge distribution and charge behavior at the interface between polymers were investigated. The pulsed electroacoustic (PEA) apparatus was used to measure the space charge distribution in sample. Heterocharge was developed in LDPE. The heterocharge in LDPE decreased with increasing the content of MAH grafted on LDPE. The residual heterocharge became negligible at MAH content higher than 0.20 wt%. The space charge limited conduction (SCLC) which was a main mechanism for the electrical conduction of LDPE remained unchanged after the chemical modification by MAH grafting reaction. The conduction current and effective charge mobility of MAH grafted LDPE decreased with increasing the content of MAH. These results were attributed to the enhanced homocharge trapping at MAH component acting as trapping sites. The heterocharge in LDPE decreased with removing the low-molecular-mass-species containing chemical impurities. The SCLC was analyzed to be the main mechanism for the electrical conduction after the removal of low-molecular-mass-species. The conduction current and effective charge mobility at high electric field decreased with removing the low-molecular-mass-species. These results attributed to the decrease of chemical impurities such as carbonyl group and double bonds. Also, the decrease of conduction current and effective charge mobility had relation to the decrease of heterocharge. The removal of low-molecular-mass-species resulted in the decrease of heterocharge, and then in the reduction of the electric field at the electrode/sample, which in turn decreased the injection of charge participating in the electrical conduction. The charge behavior at interface in the mutilayer laminate of LDPE or modified LDPE with EVA showed that the MAH groups were the charge trapping sites as a barrier for the charge migration, meanwhile the vinylacetate (VA) groups were hopping sites for the charge migration. The homocharge was developed and the positive charge injection was dominant in EVA. The positive charge injection and charge mobility were increased as the VA content in EVA increased, which might be attributed to the VA groups acting as the hopping sites for the migration of charge injected from electrode. The nature of space charge behavior in each polymer material imposed a decisive influence on the space charge formation and decay at the interface between polymers, and space charge distribution of their blend.

화학적으로 개질된 무수말레인산이 그라프트된 저밀도 폴리에틸렌 (Low Density Polyethylene, LDPE)의 전하 분포와 전기 전도 특성 및 저밀도 폴리에틸렌의 저분자량 성분이 상기 두 전기 특성에 미치는 영향과 아울러 공간 전하 거동과 전기 전도 특성간의 관계에 대하여 고전계(High Electric Field)하에서 조사하였다. 그리고 개질된 폴리에틸렌과 에틸렌 비닐 아세테이트 (Ethylene-vinylacetate) 공중합체간의 계면에 형성되는 전하 분포와 전하 거동을 조사하였다. 무수말레인산이 그라프트된 저밀도 폴리에틸렌은 반응압출로 제조하였고, 저밀도 폴리에틸렌의 저분자량 성분은 Xylene을 용매로 사용하여 직접추출법으로 제거하였다. 계면에서의 전하 분포 및 전하 거동을 조사하기 위해서 다층 구조의 라미네이트된 시트(Laminated Sheet)를 제조하였다. 본 연구에서 사용된 전하 분포 측정 및 분석을 위한 기기로는 전계하에서 유전체 내부에 존재하는 공간 전하의 직접 측정이 가능한 전기음향펄스 (Pulsed Electroacoustic, PEA) 장비를 사용하였다. 저밀도 폴리에틸렌은 이종전하 (Heterocharge)가 형성되었고, 무수말레인산으로 그라프트되어 화학적으로 개질된 저밀도 폴리에틸렌은 그라프트된 무수말레인산의 함량이 증가할수록 이종전하가 감소되었으며, 0.2 wt% 이상의 함량에서는 잔류 이종전하가 거의 형성되지 않고, 동종전하 (Homocharge) 가 형성되었다. 저밀도 폴리에틸렌의 전도기구 (Conduction Mechanism) 는 공간전하제한전도 (Space Charge Limited Conduction, SCLC)를 보였으며, 무수말레인산이 그라프트되어 화학적으로 개질 되어도 저밀도 폴리에틸렌과 동일한 전도기구를 보였다. 전도 전류와 유효전하이동도는 그라프드된 무수말레인산의 함량이 증가할수록 감소되었다. 이같은 결과는 저밀도 폴리에틸렌에 그라프드된 무수말레인산이 전하의 이동을 억제하는 전하포획 자리(Trapping Sites)로 작용하여 동종전하의 포획이 증가하는 것에 기인된다. 저밀도 폴리에틸렌에 형성되는 이종전하는 저분자량 성분이 제거되면 감소 되었고, 저분자량이 제거되어도 저밀도 포리에틸렌과 동일한 전도기구(SCLC)를 보였고, 고전계하에서의 전도 전류와 유효전하이동도는 감소되었다. 저밀도 폴리에틸렌의 전분자량 성분의 제거에 따른 이종전하의 감소는 화학 불순물의 감소에 기인하며, 또한 고전계하에서의 전도전류와 유효전하이동도의 감소는 이종전하 및 이중결합, 카보닐 그룹등과 같은 화학 불순물의 감소에 기인된다. 이종전하의 감소로 전극과 접촉 계면의 전기장이 감소되어 전도 전류에 참여하는 전하 주입이 감소되며, 이중결합 및 카보닐 그룹 등과 같은 화학적 불순물의 감소로 전극으로부터 주입된 전하의 이동이 억제된다. 고분자간 계면에서의 전하 분포 및 전하 거동으로 부터 저밀도 폴리에틸렌에 그라프트된 무수말레인산은 전극으로부터 주입된 전하의 이동을 억제하는 전하포획 자리로 작용합을 보였다. 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체에서는 동종전하가 형성되었고, 양전하 (Positive Charge) 의 주입이 우세하게 됨을 보였다. 또한 비닐 아세테이트 그룹이 증가할수록 양전하의 주입과 전하이동도가 증가하였다. 이같은 결과는 비닐 아세테이트 그룹이 전극으로부터의 전하의 주입을 증가시키는 전하이동 자리(Hopping Sites) 로 작용하는 것에 기인된다. 고분자간 계면에 형성되는 전하의 분포와 거동으로부터 각각의 고분자 재료의 전하 거동은 계면에서의 전하 형성 및 형성된 전하의 소멸 과정과 이들 재료간의 브랜드의 전하 분포의 형성에 큰 미침을 보였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DCHE 96017
형태사항 xiv, 152 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 이승형
지도교수의 영문표기 : Jung-Ki Park
지도교수의 한글표기 : 박정기
수록 잡지명 : "Space charge and electrical conduction in maleic anhydride grafted polyethylene". IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul.. IEEE (1996)
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 화학공학과,
서지주기 Reference : p. 39-46
주제 Modified Polyethylene
Electrical Properties
Space Charge
Electrical Conduction
변성 폴리에틸렌
전기적 특성
공간전하
전기전도
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