Analysis on the Surface Hydrophilicity & Hydrophobicity Mechanism of Polymer Composites

The polymer insulators have been extensively used as an alternate material of ceramic insulators. However, when they are used in practical conditions, there are many problems of decreasing performance and shortening lifetime due to the exposures of degradation factors applied from the outdoor situations. Accordingly, the analysis of polymer degradations has been getting influential too late as one of important subjects for improvements of safety and reliability. Heat, water treatments are arbitrary simulated for finding out the initiations and processes of surface degradation on the polymer surface. Especially, this study is focused on the chemical changes properties. From the analysis of hydrophilic and hydrophobic molecular structures, final modeling of surface degradation is accomplished. We checked the contact angle depending on heat and moisturized accelerated degradation and ran an XPS analysis to check the mechanism change of the surface of the PCB polymer composite. The surface that had a tendency to attract moisture showed a decrease in the contact angle and generated a large amount of carboxyl($-COO^*$) radicals. The hydrophobized surface showed an increase in the contact angle and had a stable chemical composition constituted of the breakaway of oxygen radicals and the formation of double bond by carburization.

고분자 복합재료의 표면 친수화 및 소수화 메커니즘 해석

고분자 절연재료는 기존의 세라믹 절연재료에 대체되는 물질로 매년 수요가 꾸준히 급증하고 있다. 그러나, 실용에 있어 장시간 외부로부터 가해지는 열화인자에 노출됨에 따라 경시적 성능저하 및 수명단축이 발생되고, 이를 근본적으로 해결하기 위한 고분자 열화메커니즘의 규명이 안전성 향상 및 신뢰성 확보를 위해 중요한 과제로 대두되고 있다. 본 연구는 이러한 열화발생 및 진행경로를 해석하기 위한 일환으로 열, 수분에 의한 열화를 각각 임의로 모의하여, 열화 발생메커니즘을 해석하였다. 특히, 본 연구에서는 화학적 측면의 특성분석을 수행하였고, 이를 통해 표면의 친수 소수적 분자구조 분석으로 최종적인 표면열화 모델링을 도출하였다. PCB 기판용 고분자 복합재료를 대상으로 열, 수분 가속열화에 따른 표면에서의 접촉각, XPS 분석을 통해 표면의 변화 메커니즘을 분석하였다. 친수화 경향을 나타내는 표면은 접촉각의 감소와 carboxyl($-COO^*$) 라디칼이 다량 발생하였으며, 소수화 경향을 나타내는 표면은 접촉각의 증가와 표면에서 산소기의 이탈과 탄소결합의 불포화 이중결합화로 안정된 화학구조를 구성하고 있었다.