열화시간에 따른 폴리에틸렌 파이프의 기계적 물성 거동 (Mechanical Property Behaviors of Polyethylene Pipe due to Thermal-Degradation)

서지정보

· 발행기관 : 한국고분자학회
· 수록지 정보 : 폴리머 / 33권 / 5호 / 446 ~ 451페이지
· 저자명 : 원종일, 최길영

초록

신뢰성 평가 시험법인 RS M 0042에 따라, 열화시간 경과에 따른 선형저밀도 폴리에틸렌 파이프의 신뢰성 평
가를 수행하였다. 열화시간이 증가함에 따라, 인장강도는 250일 열화시점까지 비례적으로 증가하였고, 경도는 비교
적 미소한 증가를 보였으며, 연신율은 점진적으로 감소하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 열화시간이 증가함에 따
른, 결정화도의 증가와 열산화에 의한 가교밀도의 증가, 사슬 전단 및 사슬 운동성의 감소 등에 기인한 것으로 판단
된다. 장기정수압시험 결과는 초기의 연성파괴에서 차후 취성파괴로 전환되는 시점이 존재함을 확인하였다. 산화유
도시간 측정은 선형저밀도폴리에틸렌 파이프의 열산화 정도를 관찰하기 위해 도입되었다. 측정 결과는 250일 이후
선형저밀도폴리에틸렌 파이프에 첨가된 산화방지제가 거의 고갈되었음을 보여준다. 100 ℃ 열화 조건에서 산화방지
제의 잔존량을 계산할 수 있는 실험식을 열화시간의 함수로 표현하여 제안하였다. 적외선분광분석 결과는 열화된 선
형저밀도폴리에틸렌 파이프 표면상에 카르보닐 및 하드록실 관능기가 증가하였음을 보여준다. 이는 선형저밀도폴리
에틸렌 표면의 탄화수소 그룹의 산화가 국부적으로 발생하였음을 나타낸다.

영어초록

Reliability evaluations of linear low density polyethylene (LLDPE) pipe with respect of thermal
exposure time have been investigated in accordance with RS M 0042, which is a reliability standard for
polymer pipe. As the thermal exposure time is prolonged, a progressive increase, until 250 days, in tensile
strength and a slight increase in hardness are observed, while a proportional decrease in elongation at
break is showed. These results can be explained by the increase of crystallinity, followed by the increase of
crosslinking density, chain scission and the decrease in chain mobility, due to thermal oxidation as the
exposure time increases. Long term hydrostatic pressure test result implies the existence of transition
point from ductile to brittle fracture. Oxidation induction time (OIT) test is employed to monitor the
thermo-oxidative degradation of LLDPE pipe. This result shows that after the exposure time is 250
days, the depletion of antioxidants added in LLDPE pipe occurs. An empirical equation as function of
exposure time, under 100 ℃ thermal-degradation condition, is proposed to assess the remaining amount
of antioxidants owing to thermo-oxidative degradation. Fourier transform infrared spectroscopy results
show the increase of carbonyl (-C=O) and hydroxyl (O-H) function groups on the surface of thermally
exposed LLDPE pipe. This result suggests that the hydrocarbon groups locally undergo the oxidation
on the LLDPE surface due to thermal-degradation.

참고자료

· 없음