KR101042894B1

KR101042894B1 - 내열성과 내유성이 우수한 방진 고무 및 이를 위한 나노 콤포지트 조성물

Info

Publication number: KR101042894B1
Application number: KR1020100111339A
Authority: KR
Inventors: 조득환
Original assignee: (주)금강알텍
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2011-06-20

Abstract

본 발명은 합성고무, 특히 NBR로 제조된 내열성과 내유성이 우수한 방진 고무 및 이를 위한 나노 콤포지트 조성물에 관한 것으로, 용융 상태의 NBR에 나노클레이를 투입하여 혼합함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 내열성과 내유성이 우수한 방진 고무용 나노 콤포지트 조성물과 이를 가교하여 얻어지는 내열성과 내유성이 우수한 방진 고무를 제공한다.

Description

내열성과 내유성이 우수한 방진 고무 및 이를 위한 나노 콤포지트 조성물{Rubber vibration isolator with excellent heat-resistant and oil-resistant properties and a nanocomposite composition for the same}

본 발명은 내열성과 내유성이 우수한 방진 고무 및 이를 위한 나노콤포지트 조성물에 관한 것이고, 보다 상세하게는 합성고무, 특히 NBR로 제조된 내열성과 내유성이 우수한 방진 고무 및 이를 위한 나노 콤포지트 조성물에 관한 것이다.

지금까지 방진고무는 주로 천연고무(Natural Rubber, 이하 NR)와 보강제 즉 카본블랙으로 만들어져 자동차, 기차, 선박, 건설분야등 다방면에서 엔지니어링 콤포넌트로 사용되어 왔으며, 현재에도 대부분의 방진고무는 천연고무(NR)로 적용되고 있다.

천연고무는 방진고무로서의 좋은특성을 지니고 있으나, 내유성이나 내열성의 측면에서 적용에 제약을 받는다. 특히 자동차의 방진고무의 측면에서 보면, 자동차의 엔진룸의 복잡한 구조로 인하여 엔진룸의 온도가 상승하고, 자동차의 성능의 향상으로 고속주행의 시간이 늘어남에 따라 엔진룸의 온도는 천연고무가 견디기 어려운 온도대까지 상승하고 있다.

이에 따라 다수의 자동차 메이커들은 이러한 천연고무의 단점들을 극복하고자 합성고무의 적용을 시도하고 있으나, 아직까지 이렇다할 결과가 도출되지 않고 있다.

한편, 고무의 역학적 물성을 증가시키기 위해 사용되고 있는 대표적인 보강제는 카본 블랙과 실리카가 있지만 최근에는 나노 사이즈 입자(nano size particle)인 나노클레이(nanoclay)가 각광을 받고 있다. 이 나노클레이를 고무에 익스폴리에이션(expoliation)시키는 방법은 중합법과 용액법을 위주로 연구되어 왔다. 하지만, 이들 방법은 기존의 설비를 사용할 수 없으며, 상용화가 대단이 곤란한 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 일 목적은 합성 고무를 기반으로 하여 합성 고무와 나노클레이로 나노콤포지트를 형성함으로써 물리적 특성, 특히 내유성과 내열성이 우수한 방진 고무 및 이를 위한 나노 콤포지트 조성물을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상용화가 용이하고 기존 설비를 그대로 사용하여 제조될 수 있는 내유성 및 내열성이 우수한 방진 고무 및 이를 위한 나노 콤포지트 조성물을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 내열성과 내유성이 우수한 방진 고무용 나노 콤포지트 조성물은 용융 상태의 NBR에 나노클레이를 투입하여 혼합함으로써 제조된다.

바람직하게는, 상기 용융 상태의 NBR(nitrile-butadiene rubber)에 카본블랙이 더 투입되어 듀얼 시스템(Dual system)을 형성한다.

바람직하게는, 상기 혼합은 상기 나노클레이를 층분리시킬 정도의 믹서에 의해 이루어진다.

바람직하게는, 상기 나노클레이는 몬모릴로나이트를 수화시킨 후 이온 교환에 의해 유기화시켜 얻어진다.

바람직하게는, 상기 나노클레이는 상기 NBR 100 중량부에 대해 1 내지 20중량부 투입된다.

본 발명의 다른 측면에 따른 내열성과 내유성이 우수한 방진 고무는 상기 나노 콤포지트 조성물들 중 어느 하나를 가교시켜 제조된다.

바람직하게는, 상기 가교는 스테아린산을 가교활성제로 하여 이루어진다.

바람직하게는, 상기 가교는 유황 및 퍼옥사이드 중 어느 하나를 가교 성분으로 한다.

본 발명에 따른 용융법에 의해 합성고무로부터 제조된 내열성과 내유성이 우수한 방진 고무 및 이를 위한 나노 콤포지트 조성물은 실 생산현장에서 바로 적용할 수 있다는 점에서 의미가 크다.

또한, 본 발명은 지금까지 방진고무로 주로 사용되어온 천연고무의 단점을 보완할 수 있을 뿐만아니라, 특수한 환경조건하에도 적용이 가능하다.

따라서, 향후 자동차공업등에서 애로로 느끼고 있는 내열성 방진고무의 성능의 보완 및 기존 제품을 능가 하는 제품을 만들 수 있다는 점에서 미래는 매우 밝다고 생각한다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 NBR 나노콤포지트 시편의 전계 방출 주사 전자 현미경 사진(50㎚ 단위)을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 NBR 나노콤포지트 시편의 전계 방출 주사 전자 현미경 사진(300㎚ 단위)을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 NBR 나노콤포지트 시편의 전계 방출 주사 전자 현미경 사진(80㎚ 단위)을 나타낸다.

나노클레이는 분산에 어려운 단점이 있지만, 나노콤포지트(Nanocomposite)로 된 경우 표면적이 넓어 적은 양으로도 우수한 보강성을 갖고 있는 것으로 알려져 많은 연구가 활발히 진행되고 있다.

고분자 나노 콤포지트는 유기 매트릭스제인 고분자와 나노크기(Nanosize)의 무기충진제로 이루어진 복합재료를 의미하며 무기충진제는 삼차원적인 구조 중 어느 한 방향이 나노크기가 되어도 상관이 없다. 분자단위로 화학반응을 하는 고분자와 달리 충진제인 무기물을 나노크기로 만들기는 굉장히 힘들고 만들더라도 많은 비용이 소요된다. 그러므로 나노크기의 충진제는 자연물질에서 찾게 되었고 이중 가장 경제적이고 나노크기 구조적인 특성을 잘 지닌 물질이 바로 클레이(Clay)로 현재의 고분자 나노 콤포지트의 연구나 상업화의 근간을 이루게 되었다.

고분자 나노 콤포지트 재료 제조에 사용되는 나노미터 크기의 충진재 또는 보강제로는 층상실리케이트(layered silicate), 실리콘(POSS) 나노입자, 탄소나노튜브(CNT), 금속 또는 무기물의 나노입자 등 다양한 물질들이 사용될 수 있으며 이중에서 고분자 나노복합재료로 가장 활발히 개발되고 있는 입자로는 층상실리케이트를 들 수 있다.

고분자 나노 콤포지트의 기술핵심은 층상 물질인 클레이를 어떻게 변화시켜 목표 고분자가 용이하게 층간삽입(intercalation)이 되도록 하는 것이다. 이 클레이의 대부분은 층상 실리케이트(layered silicate)로서 기본구조는 실리카 테트라히드랄 시트(silica tetrahedral sheet)와 알루미나 옥타히드랄(alumina octahedral) 시트의 조합으로 이루어져 있는데, 그 층간에는 Na⁺, Li⁺ 등의 이온으로 채워져 있고, 또한 시트의 말단에는 OH그룹이 존재한다. 즉, 매우 극성인 친수성 구조로서 대부분의 친유성이 고분자로서는 쉽게 층간삽입이 될 수 없다. 그래서 이 극성 실리케이트를 각종 고분자의 특성에 맞게 변형시키는 것이 유기화된 층상 실리케이트(OLS : Organically modified layerd silicate)이다. 종전에는 이 OLS를 실험실에서 만드는 것이 상당히 고난도의 기술이었으나 지금은 각종 용도에 따른 OLS가 대부분 상업화되어 있다. 그러나 특수한 고분자나 용도에 있어서는 실리케이트의 종류나 구조를 선택적으로 변형시켜야 한다.

특히, 클레이 실리케이트와 같이 나노미터 크기에서 규칙적 구조를 가지는 무기 재료를 이용하여 층 내에 유기물을 삽입할 경우 규칙적 구조를 가지는 나노콤포지트재료는 응용면에서 더욱 큰 관심을 끌고 있다. 예로써, 실리케이트 층상구조(layerd structure)를 가지는 클레이의 일종인 몬트모릴로나이트(Montmorillonite(MMT))에 고분자가 삽입되어 클레이-고분자 나노콤포지트재료를 제조할 수 있다. 잘 알려진 바와 같이, 클레이의 기본구조는 실리카 테트라히드랄 시트와 알루미나 옥타히드랄 시트의 조합으로 이루어져 있다. 또한 내부의 음전하량에 따라 vermiculite, MMT 등 몇 가지 그룹으로 분류된다. 본 발명에서는 MMT-나노클레이를 사용하였다.

층상실리케이트는 친수성이 커서 소수성을 가지는 통상의 고분자와는 잘 혼합되지 않아 고분자의 삽입(intercalation)을 기대하기가 어렵기 때문에, 실제로 고분자-층상 실리케이트를 제조하는 것은 간단하지 않다. 따라서, 대개는 알킬암모늄(alkylammonium) 등을 이용하여 층상실리케이트를 소수성으로 전환시킨 다음, 고분자를 층간에 삽입시켜 Nano복합체를 제조하게 되는 바, 그 예로서 기체상의 단량체 또는 용매에 용해시킨 단량체를 유기화된 실리케이트에 삽입시킨 후 중합하여 Nano복합체를 얻는 in-situ 방법이 우스키(Usuki) 등에 의하여 개발되었다. 또한, 루이즈(Ruiz) 등은 단량체를 이용하지 않고 고분자를 용매에 용해시킨 다음, 층상실리게이트 층간에 삽입시키는 용액 삽입법을 개발하였다. 그러나, 상기 방법들은 현재 산업 현장에서 널리 사용되는 고분자의 가공방법에는 적용이 불가능하다는 단점 외에도, 전자의 경우는 단량체를 먼저 층간에 삽입시키기 쉽다는 장점이 있으나 후중합과정을 필요로 하는 문제점이 있으며, 후자의 경우에는 고분자를 용해시킬 수 있는 용매의 선택에 난점이 있다는 단점을 내포하고 있다.

이에, 고분자를 용융상태에서 실리케이트의 층간에 직접 삽입하는 용융삽입법을 이용하여, 고분자-층상 실리케이트 Nano복합체를 제조하는 방법이 개발되었다. 이러한 용융삽입법은 현재 사용되고 있는 고분자의 가공 방법과 잘 맞아 대량생산에 유리하고, 용액을 사용할 필요가 없어 환경적 측면에서도 유리한 방법이다. 최근에는, 고분자의 존재 하에 직접 실리케이트를 합성하여 고분자-층상 실리케이트를 합성하는 방법도 개발되었다.

Clay의 층간 구조 사이에 고분자를 삽입하는 방법은 크게 3가지가 있는데, 용액법(solution), 중합법(polymerization) 및 컴파운딩법(compounding)이 있다. 중합법에 비해 고분자 용액에 유기화 clay(modified organophilic clay)를 침지시켜 용매에 의해 고분자 수지에 clay가 분산되도록 하는 용액법이나, 용융상태에서 고분자를 clay의 실리케이트 층 사이에 삽입시켜 기계적인 혼합이 일어나도록 하여 복합재료화하는 컴파운딩 방법이 많이 사용된다. 이러한 기술들은 기존의 무기 충진제나 강화제의 분산법과는 달리, Nano미터 크기로 분산을 가능하도록 하기 때문에, 이렇게 제조된 복합체를 Nano복합체라 부르는 것이다.

-용액법(solution)

용액법이란 고분자를 용제에 녹여 용액을 만들고 이를 유기화 층상물질과 혼합하는 것으로 용액상태에서 고분자량의 큰 고분자를 층사이로 삽입시키기가 어렵고 최종제품을 얻기 위해서는 고형분을 용제와 분리시켜야 하는 단점이 있다. 이 방법은 학술적인 관점에서 많이 시도되고 있으나 상업적인 면에서는 그다지 좋은 방법이 아니다.

-중합법(polymerization)

중합법은 유기화된 층상실리케이트와 고분자의 원료인 단량체를 혼합하여 단량체의 일부를 층 사이로 침투시키고 이를 중합시켜 얻는 방법으로 고분자 나노체 제조에서 가장 널리 사용되는 방법이다. 이 방법은 저분자량인 단량체를 층간 삽입시키므로 비교적 쉽게 박리(exfoliation)가 일어나 나노스케일로 층상 실리케이트의 분산이 가능한 장점이 있는 반면에 사용 가능한 단량체가 한정되어 있고 제조공정이 다소 복잡한 단점이 있다. 이 방법으로 제조되는 고분자 나노복합체로는 나일론계가 대표적이다.

-컴파운딩법(compounding)

컴파운딩법은 유기화 층상물질을 직접 고분자 수지와 용융상태에서 혼합하는 것으로 기존의 고분자 컴파운드 제조법과 동일하게 압출기, 롤밀, 폐쇄(반바리, Intensive) 믹서등의 가공설비를 이용할 수 있기 때문에 상업적인 면에서 가장 바랍직하다고 볼 수 있으나 고분자 물질을 고점도의 용융체 상태로 층간 삽입시키기가 매우 어려운 단점이 있다. 그러나 유기화 층상 물질의 선정, 고분자 수지와 층상물질의 친화력을 높여주는 상용화제 사용, 고분자 수지의 개질, 혼합조건 등의 다양한 연구를 통하여 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등의 소수성 고분자들도 용융법으로 나노복합재료화 하는 기술이 개발되고 있다. 용융법은 제조공정이 단순하고 그레이드의 다양화가 가능하여 앞으로 큰 발전이 기대되는 분야이나 나노스케일로 층상물질을 박리시키기 위해서는 고도의 기술개발이 필요하다. 최근에는 층상실리케이트를 유기화 시키는 전처리 공정을 생략하고 고분자와 직접 컴파운딩시 특수 상용화제를 사용하여 유기화 및 박리화를 동시에 가능하게 하여 나노복합체를 제조하는 고도의 기술들이 개발되고 있다.

본 발명에 적용한 나노충전제의 분산방법은 고무 배합 도중 원료 나노충전제를 투입하여 나노클레이의 층과 층 사이를 믹서에 의한 강한 전단(Shear)으로 분리하는 방법인 컴파운딩법(compounding)을 이용한다.

본 발명의 내열성과 내유성이 우수한 방진 고무용 나노 콤포지트 조성물은 용융 상태의 NBR에 나노클레이를 투입하여 혼합함으로써 제조된다.

바람직하게는, 본 발명은 상법에 의해 유기화된 나노클레이(cloist nanoclay와 동등품)와 NBR고무를 용융법 즉, 용융법(melt processing) 방법으로 나노콤포지트 고무를 제조하고 이를 가교시켜 고무탄성체인 방진고무로 만드는 것이다.

본 발명에 사용되는 용융법은 산업현장에서 사용하고 있는 폐쇄믹서(Banbury, Intensive mixer, Kneader) 혹은 압출방식의 니더(Kneader), 2축 압출기(twin screw extruder), 1축 압출기(single screw extruder) 등을 이용할 수 있다.

이 과정(processing)에서 중요한 것은 고무입자가 유기화된 층상점토(nanoclay)에 층간 삽입(intercalation), 팽윤된 고무의 체인사이에 나노클레이가 삽입되는 층분리(exfoliation)은 용융법에서 가장 중요한 요소이다.

따라서 이 과정의 완결을 위해서는 유기화제(intercalant)의 역할을 하는 상용화제의 선택과 고무의 선택이 중요한 과제이다.

본 발명에서 합성 고무로 방진고무에 적합한 결정성 고무이고, 내열성이 뛰어나고, 내유성 고무인 NBR을 선정하였으며, 이 NBR은 기존의 방진고무소재로서 주로 사용되는 천연고무(NR)에 비해 내열성이 높고 내유성이 극히 좋은 고무이다.

본 발명은 합성 고무로 NBR을 사용한다. 용융 상태의 NBR에 나노충전제로 나노클레이를 투입하여 혼합, 바람직하게는 상기 나노클레이를 층분리시킬 정도의 믹서에 의해 혼합함으로써 내열성과 내유성이 우수한 방진 고무용 나노 콤포지트 조성물을 얻을 수 있었다.

바람직하게는 상기 조성물에 카본블랙을 더 투입하여 나노클레이와 카본블랙의 듀얼 시스템(Dual system)을 형성함으로써 물리적 특성을 보다 향상시킬 수 있다.

바람직하게는, 나노클레이는 NBR 100중량부에 대해 1 내지 20중량부 투입될 수 있다. 카본블랙은 방진고무의 경도에 따라 증감될 수 있는데, 바람직하게는 2 내지 40중량부 투입될 수 있다. 이 때 나노클레이와 카본블랙의 비율은 1:2 내지 1:7, 보다 바람직하게는 1:3 내지 1:6, 가장 바람직하게는 1:5로 관리될 수 있다.

이렇게, 본 발명은 카본블랙과 나노클레이의 듀엘시스템을 적용함으로써 나노콤포지트 고무를 얻을 수 있었다.

층상점토광물은 세멕타이트, 헥토라이트, 일라이트등으로 나눌 수 있으며, 세멕타이트에는 몬모리나이트(MMT), 카오리나이트등 다수가 존재하며, 주로 몬모리나이트에서 유기화시킨 것을 통칭하여 나노클레이라고 부른다.

바람 직하게는 본 발명에서는 몬모릴로나이트를 수화시킨 후 이온 교환에 의해 유기화시켜 얻어진 나노클레이를 사용한다.

이렇게 얻어진 본 발명에 따른 나노 콤포지트 조성물로부터 가교공정을 거쳐 내유성과 내열성이 우수한 방진 고무를 얻을 수 있다.

고무의 가교를 위해 가교활성제로서 스테아린산이 사용되고 , 나노클레이, 카본블랙 등의 보강제와 가교성분으로서 유황, 퍼옥사이드등을 사용할 수 있다.

특수목적으로서 내열성을 더욱요구하는 곳에는 노화방지제를 사용할 수 있으며, 아주 연질인 고무를 요구하는 곳에는 연화제 즉 프로세스 오일 혹은 가소제를 사용할 수 있다.

나노소재로 쓰이는 나노클레이는 점토광물인 몬모리나이트를 상법에 의해, 수화시킨 후, 유기화시키고 이온 교환(Ion exchange)의 정도에 따라 여러 형태의 제품으로 나눌 어 사용할 수 있다. 또한, 전문제조메이커 사우던클레이(Southen Clay, 미국), 나노코르(Nanocor(미국))등에서 구 할 수 있다.

고무상 물질의 혼합은 폐쇄믹서(banbury, Kneader, Twin extruder, single extruder, Intensive mixer)또는 2본 롤(roll)등으로 믹싱하여, 프레스(compression press, transfer press, Injection press)를 이용하여 원하는 모양의 제품을 제조할 수 있는데, 방진고무의 경우 주로 인젝션프레스를 사용할 수 있다.

본 발명에 따라 용융법에 의해 나노 콤포지트 조성물에서 층간삽입과 층분리의 확인은, 용융법 나노콤포지트 조성물의 성공을 확인 하는 것으로 전자현미경에 의해 정성적 그리고 정량적으로 확인 할 수 있다.

이를 위해, 나노 콤포지트 조성물로부터 방진고무를 만들어 냉각장치(-80℃)하에서 마이크로 돔을 이용하여 커팅(cutting)하여 전자 현미경으로 관찰할 수 있다.

이하는 본 발명의 실시예에 따른 나노 콤포지트 조성물의 배합과 배합물 조성에 의한 물리적 시험 결과를 나타낸다.

(실시예)

배합물 조성(Compound recipe)

배합물	실시예 1 (NBR Nanocomposite)	실시예 2 (NBR Nanocomposite)	비교예 1 (NBR)	비교예 2 (NR)
NBR	100	100	100
NR				100
ZnO	5	5	5	5
스테아르산	1.5	1.5	1.5	2
카본블랙	30	30	30	39(SRF)
카본블랙				70(MT)
딕시클레이 (Dixie clay)			10	7.5
실리콘 옥사이드1				7.5
나노클레이-1	10
나노클레이-2		10
가소제	5	5	5	7.5
노화방지제 RD	2	2	2	1.5
촉진제	4.5	4.5	4.5	2.3
가교제(황)	1.75	1.75	1.75	0.85
전체	159.75	159.75	159.75	243.15
고무 함량	62.3	62.3	62.3	41.1

배합물 조성에 의한 물리적 시험결과

평가항목	단위	실시예 1 (실측)	실시예 2 (실측)	비교예 1	비교예 2	평가방법
1. 영구압축줄음률 (70℃/22hr)	%	18	2	31	19	KS M 6518
2. 영구압축줄음률 (100℃/22hr)	%	27	9	52	43	KS M 6518
3. 반발탄성	%	48	49	44	61	KS M 6518
4. 신장률	%	745	570	800	430	KS M 6518
5. 내유성 (100℃/70hr/No3)	%	32	17.2	12.6	232.7	KS M 6518
6. 내열성(70℃/70hr) (경도변화율)	HD	9	0	1	2	KS M 6518
7. 내열성(100℃/70hr) (경도변화율)	HD	14	2	3	7	KS M 6518
8. 내열성(70℃/70hr) (25%신장응력변화율)		+40	2.8	0.5	13.3	KS M 6518
9. 내열성(100℃/70hr) (25%신장응력변화율)		+125	13.8	14.4	32.0	KS M 6518

상기 표로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 NBR 나노콤포지트는 천연고무에 유사한 반발탄성을 가지면서도 고온(100℃)에서의 압축줄음율은 비교예 1 일반 NBR 또는 비교예 2의 천연고무(NR)보다도 월등이 뛰어난 특성을 보이고, 내유성의 경우에도 비교예 2의 천연고무에 비해 월등이 뛰어나다.

또한, 실시예 1 및 2는 동일 소재인 비교예 1의 NBR과 비교하여도 압축영구줄음율, 탄성 등이 뛰어난 성능을 보이고 있다. 이는 본 발명의 실시예 1 및 2에 따른 NBR 나노콤포지트에서 나노콤포지트의 형성으로 분자간 모빌리티가 좋아지는 것에 기인한 것으로 생각된다.

고무시편에 대한 피로 시험 결과 (단위:cycle)

시험 조건 (변이 정도)	비교예 2의 방진고무에 대한 피로 시험 결과 (NR 60)	본 발명의 실시예 1과 실시예 2의 방진고무 각각의 피로시험 결과들의 평균값 (나노콤포지트 (NBR 60))
-9㎜~9㎜	1,345,120	3,155,580
	1,530,105	3,501,356
	1,654,667	4,147,793
-7㎜~11㎜	792,460	1,523,827
	850,113	1,720,465
	700,678	1,792,626
	848,711	2,201,126
	684,811	1,583,376
	673,342	1,621,034
-5㎜~13㎜	445,022	677,224
	424,086	790,787
	473,342	759,896
	441,973	652,937
	534,676	796,922
	452,639	735,553
-3㎜~15㎜	200,837	358,749
	215,617	310,559
	219,474	348,720

표 3은 방진고무의 중요한 특성인 내구성을 평가하기 위하여, 종래 방진 고무(비교예 2)로부터 얻어진 고무시편에 대한 반복피로 내구시험 결과와 본 발명에 따른 방진 고무(실시예 1 및 2)로부터 얻어진 고무시험편들에 대한 반복피로 내구시험 결과들의 평균치를 나타낸다. 기본의 방진 고무에 사용되는 일반적인 NR은 결정성고무이기 때문에 방진고무로서 적합하나, 분자간력이 크기 때문에 내구성능 즉 크립(creep) 특성이 나쁘기 때문에 방진고무로 사용하기 어려웠다.

그러나 상기의 내구성능에서 보여 주듯이, 본 발명의 NBR 나노콤포지트에서 처럼 나노콤포지트화하면 획기적인 내구성능의 개선이 된다는 것을 알 수 있으며, 향후 내열 내유방진고무로서 사용할 수 있으며 획기적인 발명이라 할 수 있을 것이다.

이와 같이 본 발명의 나노콤포지트는 방진고무의 미래를 밝게 해준다는 것이다.

본 발명의 고무나노콤포지트의 성공여부를 확인하기 위해 시편 성형기(microtome)를 사용하여 실시예 1 및 2의 3개의 NBR 나노콤포지트 시편을 전계 방출 주사 전자 현미경(STEM, Hitachi HD-2300)을 이용해 관찰하였으며, 도 1 내지 3은 각각 그들의 전계 방출 주사 현미경 사진들(50㎚, 300㎚, 80㎚ 단위)을 나타낸다.

도 1 내지 도 3에 나타난 깃털 모양은, 본 발명에 따른 고무나노콤포지트내 나노클레이의 분산 정도, 즉 익스폴리에이션이 충분히 이루어진 상태를 나타낸다. 이 익스폴리에이션(expoliation) 정도는 본 발명에 따른 나노콤포지트의 완성도를 나타내는 유일한 척도로서, 상기 전자현미경 사진들을 통해 확인이 가능하다.

Claims

용융 상태의 NBR에 나노클레이와 카본블랙을 투입하여 혼합함으로써 제조되고, 상기 나노클레이의 양은 상기 NBR 100 중량부에 대해 1 내지 20중량부이며, 상기 나노클레이와 상기 카본블랙의 중량 비율은 1:2 내지 1:7인 것을 특징으로 하는, 내열성과 내유성이 우수한 엔진 마운트의 방진 고무용 나노 콤포지트 조성물.
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제1항에 있어서, 상기 혼합은 밴버리(banbury), 니더(kneader), 2축 압출기(twin extruder), 1축 압출기(single extruder), 고압력 혼합기(intensive mixer), 2본롤 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택된 믹서에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 내열성과 내유성이 우수한 엔진 마운트의 방진 고무용 나노 콤포지트 조성물.
제1항에 있어서, 상기 나노클레이는 몬모릴로나이트를 수화시킨 후 이온 교환에 의해 유기화시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는 내열성과 내유성이 우수한 엔진 마운트의 방진 고무용 나노 콤포지트 조성물.
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제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 따른 나노 콤포지트 조성물을 가교시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 내열성과 내유성이 우수한 엔진 마운트의 방진 고무.
제6항에 있어서, 상기 가교는 스테아린산을 가교활성제로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내열성과 내유성이 우수한 엔진 마운트의 방진 고무.
제6항에 있어서, 상기 가교는 유황 및 퍼옥사이드 중 어느 하나를 가교 성분으로 하는 것을 특징으로 하는 내열성과 내유성이 우수한 엔진 마운트의 방진 고무.