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진기한 2단계법에 의한 고무/점토 나노복합체의 계면 상호작용 향상

전문가 제언: ○ 고분자의 물성 특히 기계적 특성 강화에 전통적으로 카본블랙과 실리카가 압도적으로 사용되어 왔다. 카본블랙은 건강과 유색 컬러 문제가 있어 실리카가 많이 이용되었다. 그러나 이는 마모성의 증대와 신율 불만족 문제 외에도 기계적 특성 만족에는 아직 이르지 못하고 있다.

○ 전통적으로 고분자 컴파운드의 염가화와 기계적 특성을 강화하는 데에는 기본적으로 미세 입자를 사용하고, 첫째 충전제와 동시에 커플링제, 둘째 상용화제를 겸용하여 왔다. 이는 충전제 미세입자들 사이의 응집을 막고 고분자와 충전제 계면의 결합을 증대시키는 역할을 한다. 수년전 층상 구조의 점토를 알킬 암모늄 등 고유의 유기 개질제에 의해 나노크기 두께의 규산염 층들을 처리한 유기 나노클레이가 등장하였다.

○ 점토의 유기개질은 점토의 층간 거리를 크게 해주어 고분자 삽입과 박리를 쉽게 해준다. 이는 고분자와 충전제의 균일한 일체화로 기계적 특성의 향상을 비롯한 가스투과성 향상 등으로 고분자의 나노복합체 발전에 큰 계기를 만들었다. 고무의 경우 통상 고분자 기질의 3배 이상의 인장강도 등을 보여 기계적 특성이 본래 약한 실리콘고무, EPDM 고무의 물성강화 연구에 이용되었다. 직접 믹싱법에 의한 EPDM 특성의 큰 향상을 중국 Harbin 대학 및 Chingwha 대학이 최근 각각 보고하였다.

○ 본문에서 Beijing 대학의 저자들은 SBR 고무에 라텍스 컴파운딩법을 사용하고, 통상의 유기 암모늄에 의한 점토의 개질법을 사용하지 않으며 두 종류의 실란을 2단계로 사용하는 친환경적 방법을 소개하였다. 이의 기계적 강도는 카본블랙이나 실리카 충전 고무복합체의 인장강도보다 우수하여 유기실란 만에 의한 혁신적 강화기술 시대를 예고하고 있다.

○ 이는 1단계에서 3-aminopropyl triethoxy silane을 SBR 라텍스와 함께 점토와 물의 현탁액에 넣어 점토표면에 다량의 수산기를 함유시킨다. 2단계에서 bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfide(Si69)를 SBR/점토 나노컴파운드에 다른 배합제와 함께 블렌딩한다. 다음 가황 중 Si69의 ethoxy silyl propyl기는 점토표면의 Si-OH기와 반응하고, Si69의 황화물기는 고무분자와 반응하여 고무와 점토 사이의 화학결합을 이루는 기술이다.

저자: Qing-Xiu Jia, You-Ping Wu, Yi-Qing Wang, Ming Lu, Li-Qun Zhang
자료유형: 학술정보