[논문]자외선 조사된 폴리프로필렌의 쌍극자분극의 평가

김상걸; 정동희; 이호식; 김명호; 이원재; 이준웅

자외선 조사된 폴리프로필렌의 쌍극자분극의 평가
A Estimation of Dipole Ploarization in Polypropylene Irradiated with Ultra-Violet Rays 원문보기

김상걸 (광운대학교 전기공학과) , 정동희 (광운대학교 전기공학과) , 이호식 (홍익대학교 전기제어공학과) , 김명호 (경원전문대학교) , 이원재 (경원전문대학교) , 이준웅 (한국전기전자재료학회)

In this paper, Thermally Stimulated Current(TSC) spectrum has been measured in oriented polypropylene of thickness of $40{\mu}m$ which was irradiated by Ultraviolet Ray. As a result of the investigation, four peaks have been observed-two peaks ($A_1$, $A_2$) were appeared in low temperature region($-20{\sim}20^{\circ}C$) and other two peaks ($B_1$, $B_2$) in high temperature region($80{\sim}120^{\circ}C$). Among four peaks $A_1$ and $A_2$ have bee observed in detail. These peaks are shown to be created due to the polarization of diploes from the experimental results which were measured as a function forming voltage, forming time, collecting voltage and heating rate. As the increase of irradiated-time by Ultraviolet ray, the number of dipoles was increased.

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문제 정의

자외선 조사는 시료와 자외선의 광원(人 =252nm, 20WX2)과의 거리를 14cm로 유지하고, 실온 공기 중에서 각각 48, 72, 96, 120, 240시간씩 조사하여 열자격전류를 측정하였다. 그리고 이들의 각 시료에서 IR스펙트라를 관측하여 쌍극자 분극에 기여하는 생성기구를 규명하고자 하였다.
본 연구에서는 자외선을 조사한 이축연신 폴리프呈필렌에서 TSC 측정법으로 쌍극자 분극을 평가하고자 하였다. 자외선 조사시간의 증가王 변화되는 쌍극자 분극의 TSC와 IR 스펙트라 분석을 통한 쌍극자 기구를 알아내고.
이러한 점에 착안하여 본 연구에서는 캐리어 종류의 판별 및 캐리어의 거동 외에 재료내의 하전입자와 관련된 기본적 물리량 등을 비교적 용이하게 얻을 수 있는 TSC 측정법을 이용하여 이축연산 폴리프로필렌 필름에 자외선(파장 252nm)을 조사하여 열화시켰을 때 저온에 나타나는 두 개의 TSC 피크(-20℃, 20℃)가 쌍극자 분극 현상에 의한 것임을 평가하였다. 그리고 자외선 조사 시간을 변화시킨 시료에서 IR spectra 분석을 통하여 시료 내 쌍극자 분극현상에 기여하는 캐리어가' 무엇인가를 추정하였다.

제안 방법

검토하기 위하여 그림 7(a)에서와 같이 자외선 조사 시간의 증가와 더불어 변화하는 TSC 특성을 관측하였다. 그림 7(b)는 그림 7(a)의 특성중 48시간 조사시킨 시료에서 관측한 피크에 대해 Vb를 변화시키면서 관측한 TSC 특성이다.
의한 것임을 평가하였다. 그리고 자외선 조사 시간을 변화시킨 시료에서 IR spectra 분석을 통하여 시료 내 쌍극자 분극현상에 기여하는 캐리어가' 무엇인가를 추정하였다.
필름을 선택하였다. 자외선 조사는 시료와 자외선의 광원(人 =252nm, 20WX2)과의 거리를 14cm로 유지하고, 실온 공기 중에서 각각 48, 72, 96, 120, 240시간씩 조사하여 열자격전류를 측정하였다. 그리고 이들의 각 시료에서 IR스펙트라를 관측하여 쌍극자 분극에 기여하는 생성기구를 규명하고자 하였다.
자외선 조사시간의 증가王 변화되는 쌍극자 분극의 TSC와 IR 스펙트라 분석을 통한 쌍극자 기구를 알아내고.자 하였는데 그 결과는 다음과 같다’

대상 데이터

시료는 서통화학 제품인 두께 40㎛의 이죽연신 폴리 프로 필렌 (Oriented-Polypropylene : 이하 OPP라 함) 필름을 선택하였다. 자외선 조사는 시료와 자외선의 광원(人 =252nm, 20WX2)과의 거리를 14cm로 유지하고, 실온 공기 중에서 각각 48, 72, 96, 120, 240시간씩 조사하여 열자격전류를 측정하였다.

성능/효과

1. 저온영역 (-20-20nC 부근)에서 관측되는 두 개의 TSC 피크 Ai, Az가 쌍극자 분극에 의한 것으로 평가하였고, IR 흅수 스펙트라를 관측한 결과로부터 A&피크의 쌍극자가 CO기에 기인함을 확인하였다* 2. 자외선 조사시간이 길어짐에 따라 쌍극자의 수도 비례적으로 증가함을 관측하였다.
확인하였다* 2. 자외선 조사시간이 길어짐에 따라 쌍극자의 수도 비례적으로 증가함을 관측하였다.
3. 숭온속도법과 초기상승법을 이용하여 활성화에너지렬 가한 결과 Ai 피크에서 약 0.35eV, A2 피크에 서약 0.5&V룔 얻었다.
이상의 실험결과 (1)에서 (5)항까지의 특성들을 고찰하여 볼 때 TSC로 관측된 피크 Ai, A27} 쌍극자의 완화과정에서 나다나는 것을 쉽게 평가할 수 있다.
.일정시간 동안 자외 선을 조사한 OPP 시료에서 관측한 IR 스펙트라로서, 자외선 조사시간의 증가에 따라 파수 1715cm-1, 34(众71广에서 흡수크기가 점점 증가하고 있음을 알 수 있다. 일반적으로 1715cmT 와 3400cm'의 흡수대는 각각 C=O기와 -OH기인 것으로 보고되고 았다.

후속연구

이러한 연구보고에 따르면 본 연구에서 +20*C에 나타난 피크는 C=O 기에 의한 것이라 추정된다. -20℃에 나타난 피크가 -OH기에 기인하는 것인가에 대하여는 보다 더 연구가 필요하다.
그런데 Ti、=48hr 되는 시료에서는 Vb = 250V 이상에서부터 Ti、=0hr의 것보다 약간씩 감소하고 있는 경향을 보이고 있다. 이는 전압상승으로 인한 캐리어들의 상호작용에 기인하는 것인지, 아니면 Tux- 변화로 인한 시료의 구조적인 변화에 의한 것인지는 앞으로 별도의 연구과제가 될 것이다.

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