• 폴리머
• /
• 제37권3호
• /
• pp.308-315
• /
• 2013

본 연구에서는 실리카 나노 입자의 표면개질을 위해 실란 커플링제인 bis[3-(triethoxysilylpropyl)]tetrasulfide(TESPT)를 사용하여 표면개질 반응을 수행하였다. 반응온도, 반응시간 및 TESPT 투입량의 변화가 실리카 표면개질 반응에 미치는 영향을 Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), thermogravimetric analysis(TGA), elemental analysis(EA) 및 고체 $^{13}C$ 및 $^{29}Si$ cross-polarization magic angle spinning(CP/MAS) nuclear magnetic resonance spectroscopy(NMR)를 사용하여 분석하였다. 실리카 대비 투입되는 TESPT의 투입량을 증가시킬수록 $3746cm^{-1}$의 실리카의 고립 실란올(isolated) 피크의 세기는 줄어들었고, $2938cm^{-1}$의 TESPT의 $-CH_2$기에 의한 피크의 세기는 증가하였다. 또한 TESPT로 표면 개질된 실리카가 SBR 복합체의 기계적 물성에 미치는 영향과 SBR 기질 내에서 실란 커플링제로 표면 처리된 실리카의 분산정도를 universal testing machine(UTM)과 field emission scanning electron microscope(FE-SEM)를 이용하여 각각 측정하였다. 실험 결과 개질되지 않은 본래(pristine) 실리카를 20 phr(parts per hundred of rubber) 넣은 SBR 나노복합체에 비해 개질된 실리카 20 phr를 넣은 SBR 복합체의 인장강도는 5.65에서 9.38 MPa, 100% modulus는 1.62에서 2.73 MPa로 각각 증가하였으나, 파괴점 신장률은 349.6에서 298.9%로 조금 감소되었으며, SBR 기질 내의 실리카 분산성은 TESPT로 처리된 실리카가 본래 실리카에 비해 우수하였다.

• Elastomers and Composites
• /
• 제45권2호
• /
• pp.112-121
• /
• 2010

본 연구에서는 filler-rubber interaction을 향상시키기 위하여 clay의 유기화제로 3-aminopropyltriethoxysilane(APTES)을 사용하여 styrene butadiene rubber(SBR)/organoclay nanocomposite를 라텍스법으로 제조하였다. 컴파운딩시 혼련 온도에 따라 bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfide(TESPT)를 첨가하여 APTES에 의해 생성된 hydroxyl group과 TESPT의 ethoxy group 사이에 실란화 반응 정도에 따른 filler-rubber interaction 향상 정도를 연구하기 위하여 X-선 회절법을 이용한 silicates의 층간구조분석, 모폴로지(morphology), 적외선분광법, 팽윤도 및 기계적물성을 평가하였다. XRD분석과 TEM이미지로 관찰한 결과 silicates 층간에 APTES가 삽입된 구조를 형성하였고 고무기질 내에 organoclay의 분산이 잘 이루어졌다는 것을 알 수 있었다. 또한, 적외선 분광법을 이용하여 APTES-MMT를 분석한 결과 APTES에 의해 silicates 표면에 다량의 hydroxyl 그룹이 형성되어 TESPT의 ethoxy group과 실란화 반응이 가능하였다. SBR/APTES-MMT 컴파운드에 TESPT를 첨가시 SBR/APTESMMT 컴파운드보다 300% 모듈러스가 약 1.3 배 정도 증가하였다. 이는 APTES의 hydroxyl group과 TESPT의 ethoxy group 사이에 실란화 반응이 이루어져 filler-rubber interaction이 향상된 결과였으며, 컴파운딩시 혼련온도 증가에 따른 모듈러스 향상 효과는 미미하였다. 결과적으로 SBR/APTES-MMT 컴파운드의 경우 고무 기질 내에 silicates의 분산 정도와 가교도 증가에 따라 모듈러스가 증가하였으며, SBR/APTES-MMT 컴파운드에 TESPT를 첨가시 filler-rubber interaction이 향상되어 모듈러스가 더욱 증가하였다.

• 폴리머
• /
• 제39권2호
• /
• pp.240-246
• /
• 2015

양기능성 실란 커플링제인 bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfide(TESPT)가 실리카/천연고무 복합소재 내에서 실리카의 hydroxy기와 고무 계면간에 화학적 결합반응을 하여 실리카-실란-고무간의 3차원 사슬구조를 형성한 것을 열분해 가스 크로마토그래피 질량분석기(Py-GC/MS)와 주사전자현미경(SEM)을 통해 관찰하였다. TESPT의 첨가로 배합물 내의 황 함유율이 증가하여 스코치 시간($t_{10}$)은 감소하고, TESPT 내 sulfur donor 역할을 하는 황이 활성화제 및 촉진제와의 복합반응으로 가교반응이 지속적으로 이루어짐에 따라서 가교속도지수(CRI)의 값이 감소하였다. 또한 TESPT가 첨가된 컴파운드는 첨가되지 않은 컴파운드에 비해 가공성 및 기계적 물성이 향상되었다. 결과적으로, 실리카로 충전된 천연고무 복합소재에 실란 커플링제(TESPT)가 첨가되어 화학반응으로 실리카-실란-고무간의 3차원 사슬구조가 형성됨을 관찰하였고 이에 따라 가교밀도가 증가하여 복합소재의 물성 증가에 기여함을 보여주었다.

• Elastomers and Composites
• /
• 제49권3호
• /
• pp.239-244
• /
• 2014

용매를 사용하지 않고 실리카와 실란커플링제의 반응을 투과 방식 휴리에 변환 적외선 분광법(FTIR)과 열중량 분석법(TGA)을 이용하여 조사하였다. 실란커플링제로 bis[3-(triethoxysilylpropyl) tetrasulfide] (TESPT)를 사용하였다. 미반응 TESPT를 제거한 후, FTIR로 화학 결합 형성을 분석하였고 TGA로 반응한 TESPT 함량을 결정하였다. 커플링제의 함량이 증가할수록 실리카에 결합한 커플링제의 양이 증가하였으나, 커플링제를 과량으로 첨가하면 커플링제 간의 축합반응에 의해 올리고머를 형성하였다. 실리카와 커플링제 그리고 고무의 결합을 확인하기 위하여 개질 실리카와 저분자량 액상 BR을 반응시켜 실리카-커플링제-BR 모델 복합체를 제조하여 화학 결합 형성을 조사하였다. 미반응 고무는 용매를 사용하여 제거하였고 FTIR과 TGA로 분석하였다. BR은 개질 실리카의 커플링제와 반응하여 화학 결합을 형성하였다. 실리카-커플링제-BR의 화학 결합 형성으로 인해 실리카 표면의 극성은 크게 낮아졌고 실리카 입자 크기는 커지는 효과를 보였다.

• 고무기술
• /
• 제9권1호
• /
• pp.1-12
• /
• 2008

Effects of silane modifier, bis(triethoxysilylpropyl) tetrasulfide (TESPT(S4)) and bis(triethoxysilylpropyl) disulfide (TESPD(S2)), on silica filled compound were investigated upon processability, dynamic, mechanical, heat build-up, blowout properties, and silica dispersion in natural rubber (NR). The temperature of the S2 treated silica compound generated higher than that of the S4 treated compound during internal mixer compounding. The shear viscosity of the S2 compound exhibited lower than that of the S4 compound and the viscosity measured in dynamic mode was close to each other. The elongation modulus of the S2 compound exhibited lower than that of the S4; however, the tear resistance strength of the S2 compound exhibited higher than that of the S4 compound. The loss tan$\delta$ values of the S2 compound exhibited higher than those of the S4 at room temperature. The augmentation of the test temperature lowered the tan$\delta$ values of each compound, which results in close tan$\delta$ values to each other at $100^{\circ}C$. The S2 compound deformed less than the S4 compound, and the blowout time of each compound was close to each other. The S2 compound generated more heat build-up than the S4 compound. The abrasion loss of the S2 compound was less than that of the S4 compound. The size of the silica agglomerate reduced on both S4 and S2 compounds upon vulcanization. The addition of the bifunctional silanes (S2 and S4) on silica filled NR compound improved the processability of each compound and their effects were more significant on the S2 compound than the S4 compound. After vulcanization the silica agglomerate size of each compound reduced compared with before vulcanization.

• Elastomers and Composites
• /
• 제55권1호
• /
• pp.26-39
• /
• 2020

The physical properties of silica-filled SBR compounds (WSBR) prepared using silica-SBR wet masterbatches (WMB) were systematically investigated to understand the effect of the surface treatment of silica on the reinforcement performance of SBR. Treatment of silica with bis(triethoxysilylpropyl)tetrasulfide (TESPT) in the liquid phase, followed by mixing with an SBR solution and recovery by water stripping, easily produced silica-SBR WMB. However, insufficient surface treatment in terms of the amount and stability of the incorporated TESPT led to considerable silica loss and inevitable TESPT elution. Pretreatment of silica in the gas phase with TESPT and another organic material that enabled the formation of organic networks among the silica particles on the surface provided hydrophobated silica, which could be used to produce silica-SBR WMB, in high yields of above 99%. The amount and type of organic material incorporated into silica greatly influenced the cure characteristics, processability, and tensile and dynamic properties of the WSBR compounds. The TESPT and organic material stably incorporated into silica increased their viscosity, while the organic networks dispersed on the silica surface were highly beneficial for reducing their rolling resistance. Excessive dosing of TESTP induced low viscosity and a high modulus. The presence of connection bonds formed by the reaction of glycidyloxy groups with amine groups on the silica surface resulted in physical entanglement of the rubber chains with the bonds in the WSBR compounds, leading to low rolling resistance without sacrificing the mechanical properties. Mixing of the hydrophobated silica with a rubber solution in the liquid phase improved the silica dispersion of WSBR compounds, as confirmed by their low Payne effect, and preservation of the low modulus enhanced the degree of entanglement.

• Elastomers and Composites
• /
• 제47권1호
• /
• pp.54-64
• /
• 2012

본 연구에서는 polar 한 silica 와 non-polar 한 고무사이의 친화력을 증대시키기 위하여 SBR 분자 주쇄에 acrylonitrile 을 도입시킨 acrylonitirle functionalized emulsion SBR 의 물성에 관하여 연구하였다. Acrylonitrile의 nitrile group 은 silica 표면의 silanol group 과 H-bond 를 형성할 수 있음으로 polar 한 silica 표면에 흡착되는 가교촉진제를 줄이고 가황반응을 촉진시키는 것으로 판단된다. SBR 및 AN-SBR 에 PEG 를 적용한 컴파운드의 경우 PEG 와 silica 표면의 silanol group 과의 상용성이 높아 가교촉진제가 polar 한 silica 표면에 흡착됨을 줄여 가교시간이 단축된 것으로 판단된다. 기계적 물성에서 AN-SBR 컴파운드는 SBR 1721 컴파운드 대비 100%, 300%에서 높은 모듈러스 값을 나타내었다. 이러한 결과는 AN-SBR 의 높은 분자량 및 nitrile group 의 도입에 따른 가교도의 상승에 의한 결과로 판단된다. 동적점탄특성 결과에서 AN-SBR 컴파운드는 SBR 1721 컴파운드 대비 $60^{\circ}C$ 에서 낮은 tan ${\delta}$ 값을 나타내었으며, 이는 nitrile group 과 silica 사이의 친화력에 따른 filler-rubber interaction의 향상에 의해 반복변형에 의한 energy dissipation 이 낮은 것으로 판단된다.