[논문 리뷰] Anomalous effects in conductivity of thin film samples obtained by thermolysis of PVC in solution

V. I. Kryshtob, L. A. Apresyan외 2명|arXiv (Cornell University)|2012. 11. 15.

Polymer Science and PVC인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 첨가제나 외부 처리 없이 용액 기반 열분해를 통해 제조된 박막 폴리비닐 클로라이드(PVC) 시료에서 비정상적인 전기 전도도 전이를 입증한다. 저전도도에서 고전도도로의 전이 과정는 열분해 과정 중에 형성된 공액 이중결합 농도(폴리비닐렌 세그먼트)와 강하게 상관관계가 있으며, 전기적 이상 현상의 구조적 기원을 시사한다.

ABSTRACT

It was stated earlier that in the samples of PVC films plasticized by a new type of plasticizer (modifier-A) abnormal transitions are possible from the state of low electrical conductivity to the state of high conductivity. For the first time a similar anomalous transition is demonstrated in thin-film samples of (partially dehydrochlorinated) PVC obtained by thermolysis in solution, without use of any special additives, plasticizers, ionizing radiation, etc. Anomalous effects of conductivity in the experimental data obtained clearly correlate with a concentration of conjugated double bonds (polyvinylen fragments) in the main chain of thermalized PVC macromolecules.

연구 동기 및 목표

• 용액 내 열분해를 통해 단지 생성된 박막 PVC 시료의 전기 전도도 이상 현상을 조사하기 위해.
• PVC의 열분해 탈염소화 과정 중 발생하는 구조적 변화가 비정상적인 전기 전도도 전이를 유도할 수 있는지 확인하기 위해.
• 폴리머 사슬 내 공액 이중결합(폴리비닐렌 세그먼트) 형성과 전기 전도도 변화 간의 상관관계를 규명하기 위해.
• 외부 도핑이나 유연제 없이 열처리가 PVC 내 전자 전이를 유도하는 역할을 탐색하기 위해.
• 열분해 중 구조적 변화와 측정 가능한 전기적 성질 변화 사이의 직접적인 연관성을 확립하기 위해.

제안 방법

• 첨가제나 유연제 없이 용매에 용해된 PVC의 열분해를 통해 박막 PVC 시료를 제조하기 위해.
• 폴리머 배경에 공액 이중결합 형성과 탈염소화를 유도하기 위해 제어된 열처리를 수행하기 위해.
• 이상 전이를 탐지하기 위해 다양한 열처리 정도에서 전기 전도도 측정을 수행하기 위해.
• 전도도 데이터와 상관관계를 형성하기 위해 스펙트로스코픽 또는 화학적 방법을 사용해 공액 이중결합 농도를 정량 분석하기 위해.
• 박막에서 정확한 전도도 측정을 위해 표준 사점 프로브 또는 유사 기법을 사용하기 위해.
• 전기적 및 구조적 성질 변화의 진전을 맵핑하기 위해 열처리 시간과 온도를 체계적으로 변화시키기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 용액 내 PVC의 열분해가 첨가제 없이 저전도도에서 고전도도로의 비정상적 전이를 유도할 수 있는가?
• RQ2 열처리된 PVC 필름에서 공액 이중결합(폴리비닐렌 세그먼트) 농도와 전기 전도도 간의 관계는 무엇인가?
• RQ3 관측된 전도도 이상 현상은 탈염소화 과정 중 발생하는 구조적 변화와 상관관계가 있는가?
• RQ4 이러한 비정상적인 전도도 효과는 열처리 조건을 통해 재현 가능하고 제어 가능한가?
• RQ5 이러한 전기 전도도 전이가 외부 도핑이나 이온화 방사선 없이 폴리머 사슬 내 구조적 진전에 의해 유일하게 기인하는가?

주요 결과

• 용액 기반 열분해를 통해 제조된 박막 PVC 시료에서 첨가제나 유연제 없이 저전도도에서 고전도도로의 비정상적 전이가 관찰되었다.
• 전도도 이상 현상은 열분해 과정 중에 형성된 공액 이중결합(폴리비닐렌 세그먼트) 농도와 강하게 상관관계가 있다.
• 이 전이는 특히 연장된 공액 시스템 형성으로 인한 PVC 고분자 구조적 변화에 기인한다.
• 이 효과는 PVC의 열처리에 기인한 본질적인 성질이며, 외부 도핑이나 이온화 방사선이 필요하지 않다.
• 관측된 전기적 거동은 재현 가능하며, 공액 세그먼트의 농도로 나타나는 탈염소화 정도와 관련이 있다.
• 결과적으로 제어된 열처리를 통해 PVC 기반 필름의 전기적 성질을 조절할 수 있는 잠재적 경로를 시사한다.