KR0180692B1 - 고무제품 보강용 실리카겔의 표면 처리 방법 - Google Patents

Abstract

광화학 반응에 의하여 불포화 이중 결합 구조를 가진 고무를 실리카겔 표면에 처리하고 주쇄의 불포화 이중 결합에 에폭시기를 도입하여된 고무제품 보강용 실리카겔의 표면 처리 방법으로서 상기 표면 처리된 실리카겔로 고무 제품을 보강하게 되면 고무제품의 내구력과 고무와 보강 구조물과의 마모, 발열 내찢김성, 접착특성 등의 고무 물성을 향상시키는 것이다.

Description

고무제품 보강용 실리카겔의 표면 처리 방법

본 발명은 타이어 및 벨트컨베이어에 사용되는 고무조성물 중 보강특성을 향상시키기 위하여 사용되는 실리카겔을 표면처리하여 그 단점을 보완하고 장점을 향상시킨 것에 관한 것이다.

종래에는 실리카겔 단독으로 사용하여 보강성을 향상시키든지 실란커플링을 사용하여 고무와의 이질적인 실리카겔을 상호잘 결합할 수 있게 하므로서 그 단점을 보완시켰으나 이 역시 심한 발열과 모듈러스 저하, 접착성 저하 등의 단점을 충분히 보완하지 못했었다.

본 발명은 상기와 같은 결점을 개선하기 위하여 발명한 것으로써 실리카겔 표면에 원초적으로 자외선광을 사용하여 이중결합을 가지고 있는 고무를 표면에 화학결합 시키고 그렇게 결합된 이중결합에 과산화수소로써 에폭시화시켜 실리카겔 표면을 처리한 것으로써 이를 구체적인 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

실리카겔 표면에 고무 처리공정

불포화 이중결합을 주쇄에 가지고 있는 스타이렌-부타디엔 고무, 부타디엔고무, 이소프렌고무 중 어느 하나를 택하여 시클로헥산에 넣어 유조(기름중탕) 내에서 가열 용해시키고 서서히 교반하면서 잘 건조된 실리카겔을 혼합한 후 교반하면서 20시간 이상 254나노미터 파장의 자외선을 조사한다. 조사하는 동안 증발된 용매는 3시간마다 보충해 주며 조사후 반응기에 2시간 동안 방치하여 실리카겔을 침전시키고 실리카겔층을 용매인 시클로헥산으로 희석시켜 점성을 떨어트린 후 감압 여과장치로 여과하였다. 속실렛추출 장치에서 시클로헥산으로 12시간 동안 추출하여 미반응 고무를 제거한 다음 105도씨의 오븐에서 1시간 건조하여 실리카겔 표면에 고무 처리를 완료하였다. 상기 표면처리된 고무량의 측정은 열중량분석기를 이용하여 확인하였다.

고무로 표면처리된 실리카겔의 에폭시화 공정

톨루엔에 상기 고무로 표면처리된 실리카겔을 넣고 과산화수소, 포름산, 도데실 썰페이트를 물에 녹인 용액을 첨가하여 50℃에서 24시간동안 교반시킨다. 반응이 끝난후 메탄올과 물로 세척한 후 아세톤으로 다시 세척하여 건조시키므로써 실리카겔의 에폭시화를 완료한다.

이상에서와 같은 반응 경로는 다음과 같다.

에폭시화된 실리카겔의 에폭시가의 측정은 다음과 같이 행한다. 이 방법은 에폭시기 1몰에 1몰의 할로렌화 수소가 부가되는 반응을 이용한 방법으로서 0.5 - 1그램의 시료를 정확히 칭량하여 50밀리리터의 피리디니움 하이드로클로라이드용액 (진한염산 16밀리리터를 피리딘에 희석시켜 1리터의 부피로 한 농도)에 가하여 약 20분간 환류시킨다. 실온으로 식힌후 0.1노르말 수산화나트륨용액으로 페놀프탈레인 지시약으로 하여 적정한다. 에폭시가는 시료 100그램당 에폭시기의 그램당량을 의미하며 다음식에 의해 계산된다.

여기서는 A는 시료에 의한 0.1노르말 수산화나트륨 수용액 소모량, B는 피리딘 하이드로클로라이드 용액에 의한 0.1노르말 수산화나트륨수용액 소모량, N은 수산화나트륨 수용액의 노르말 농도, E는 시료의 무게(그램)이다.

[실시예 1]

실리카표면에 고무처리 공정

불포화 이중결합을 주쇄에 가지고 있는 스타이렌-부타디엘 고무 10그램을 씨클로헥산 500밀리리터에 넣고 기름중탕에서 가열 용해시키고 서서히 교반하면서 잘 건조된 실리카겔 20그램을 혼합하면서 교반하면서 20시간 이상 254나노미터 파장의 자외선을 조사하였다. 조사하는 동안 증발된 용매는 3시간마다 보충해 주었으며 조사후 반응기에 2시간동안 방치하여 실리카겔을 침전시키고 실리카겔층을 500밀리의 씨클로헥산 용매로 희석하여 점성을 떨어트린 후 감압 여과장치로 여과하였다. 미반응 고무를 제거하기 위해 속실렛추출 장치에서 시클로헥산으로 12시간 동안 추출한 다음 105℃의 오븐에서 1시간 건조하였다. 표면처리된 고무량의 측정은 열중량분석기를 이용하여 확인했다.

고무로 표면처리된 실리카겔의 에폭시화 공정

톨루엔 50밀리리터에 고무로 표면처리된 실리카겔을 10그램 넣고 3밀리리터 과산화수소, 3밀리리터의 포름산, 도데실 썰페이트 20밀리그램을 1밀리리터의 물에 녹인 용액을 가한 다음 50℃에서 24시간 동안 교반시켰다. 반응이 끝난후 메탄올과 물로 씻은 다음 아세톤으로 씻고 건조시켰다.

본 발명에서 대표적으로 실시해본 상기 합성 실시예에서 측정한 결과, 실리카겔 표면에 불포화기를 가진 고무를 광중합반응으로 결합시키고 여기에 에폭시화를 시켰을 때 결합된 고무량은 15 중량 퍼센트이며 에폭시화된 량은 0.1 중량 퍼센트이었다.

[실시예 2]

본 발명의 처리물의 배합예와 종래의 예를 비교하여 시험한 결과는 다음과 같다.

이상에서와 같이 종래에 사용되고 있는 실리카겔은 고무와의 상호 결합을 시켜주기 위하여 실란 거플링시약을 함께 배합 사용하고 있으나 본 발명에서는 불포화 이중결합을 가지고 있는 고무를 실리카겔에 표면처리한 후 고무의 주쇄에 있는 이중결합에 에폭시기를 도입하여 에폭시화시키므로써 이와 같이 처리된 실리카겔을 사용한 고무조성물로된 제품은 모듈러스, 마모, 발열, 내찢김성, 접착특성 등 기존의 실리카겔의 단점을 크게 보완하고 장점을 향상시키는 효과를 얻었다.

Claims (4)

1. 불포화 이중결합을 가진 고무를 시클로헥산에 넣어 유조 내에서 가열시키면서 교반 용해하고 실리카겔을 혼합하여 20시간 이상 254나노미터 파장의 자외선을 조사하면서 증발되는 용매를 수시로 보충해 준후 2시간 방치하였다가 실리카겔을 침전시켜 시클로헥산 용매로 희석시킨 다음 감압여과하여 약 105℃의 오븐에서 1시간 동안 건조시켜 실리카겔에 고무표면처리를 완료한 다음 상기 고무 처리된 실리카겔을 에폭시화 시킴을 특징으로 하는 고무제품 보강용 실리카겔 표면 처리 방법.
2. 제1항에 있어서, 고무로 표면 처리된 실리카겔의 에폭시화는 톨루엔에 상기 고무로 표면 처리된 실리카겔을 넣고 과산화수소, 포름산 및 도데실 썰페이트를 물에 녹인 용액을 첨가한 다음 50℃에서 24시간 교반시켜 반응이 끝난 후 메탄올과 물로 씻은 다음 아세톤으로 세척하여 건조시킴을 특징으로 하는 고무제품 보강용 실리카겔의 표면 처리 방법.
3. 제1항에 있어서, 불포화 이중결합을 가진 고무로는 스타이렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무 또는 이소프렌 고무 중에서 선택함을 특징으로 하는 고무제품 보강용 실리카겔의 표면 처리 방법.
4. 제1항의 방법으로 표면 처리된 고무제품 보강용 실리카겔을 사용한 고무제품.