Low density polyethylene(LDPE) was modified by grafting acrylic acid(AA), methylacrylate(MA), ethylacrylate(EA) and n-butylacrylate(NBA), and their electrical properties such as charge distributions, conduction, AC breakdown strength and water tree length were measured. Heterocharge accumulates in LDPE. The heterocharge increases first at low graft ratios, and then decreases at high graft ratios. Homocharge is seen at highly grafted LDPE-g-AA samples. The LDPE shows space-charge-limited conduction mechanism, which remains unchanged at all graft ratios of grafted polyethylenes(GPE). Both AA and NEA reduce the migration of charge effectively, while both MA and EA do not block the migration of charge in GPE. All GPEs except a few samples show higher AC breakdown strength than the LDPE. Water tree length decreases first and then remains unchanged or slightly increases as the graft ratio increases. Both AA and NEA were more effective than both MA and EA in reducing water tree length. This change of electrical properties by graft modification of polyethylene was attributed to the polar groups acting as charge traps.

본 연구에서는 아크릴산(AA), 메틸아크릴레이트(MA), 에틸아크릴레이트(EA), 노말부틸아크릴레이트(NBA) 등을 그라프트 반응을 통하여 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 개질하였으며, 그라프트 폴리에틸렌(GPE)의 전기적 성질을 평가하였다. LDPE에는 이종전하가 축적되는데, GPE의 경우 낮은 그라프트에서는 이종전하량이 증가하였다가 높은 그라프트 함량에서 이종전하량이 다시 감소한다. 그라프트율이 높은 LDPE-g-AA는 동종전하가 축적된다. GPE의 전기전도기구는 LDPE와 동일한 공간전하 제한전도(SCLC)이며 AA와 NBA 성분은 전기 전도도를 감소시키는 역할을 하나 MA와 EA는 큰 영향을 주지 못한다. 반면에, 모든 GPE의 교류전압 파괴강도는 LDPE에 비하여 높다. GPE가 보이는 수트리 특성은, 그라프트율이 증가함에 따라 수트리 길이가 감소하다가 높은 그라프트율에서 일정 값을 보이거나 다시 약간 증가하는데, AA와 NBA가 가장 효과적이다. 그라프트에 따른 폴리에틸렌의 전기적 특성의 변화는 그라프트 반응에 의하여 도입된 극성기가 전하트랩 역할을 하였기 때문으로 설명하였다.

Keywords: grafted polyethylenes; space charge; electrical conduction; water tree resistance; AC breakdown strength