KR20010100740A

KR20010100740A - 스티렌 부타디엔 고무 배합물

Info

Publication number: KR20010100740A
Application number: KR1020000024441A
Authority: KR
Inventors: 최성신
Original assignee: 신형인; 금호산업 주식회사
Priority date: 2000-05-08
Filing date: 2000-05-08
Publication date: 2001-11-14

Abstract

본 발명은 스티렌 부타디엔 고무 배합물(styrene butadiene rubber compound )에 관한 것으로 보다 상세하게는 스티렌 부타디엔 고무 배합물에 보강제로 사용하는 실리카의 분산성을 향상시키기 위해 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(acrylonitr ile butadiene rubber, NBR)를 첨가한 스티렌 부타디엔 고무 배합물에 관한 것이다.

본 발명은 스티렌-부타디엔 고무 배합물에 있어서, 원료고무인 스티렌-부타디엔 고무(SBR)와 보강제로 사용하는 실리카에 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR)를 사용함으로써 스티렌-부타디엔 고무내에서 실리카의 분산성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 스티렌 부타디엔 고무를 80∼99 phr 사용시 아크릴로니트릴 부타디엔 고무는 1∼20 phr을 사용하고 또한 실리카는 상기 스티렌 부타디엔 고무와 아크릴로니트릴 부타디엔 고무의 총사용량을 100 phr로 하였을 때 10∼80 phr 사용하는 것을 특징으로 한다.

Description

스티렌 부타디엔 고무 배합물{Styrene Butadiene Rubber Compound}

타이어 산업에서 보강제로 많이 사용하는 것은 실리카와 카본블랙으로 이들중에서 실리카는 카본블랙과는 달리 표면에 다량의 실란올(Si-OH)이 존재하여 강한 극성을 띠고 있다. 일반적으로 타이어 산업에서 사용하는 원료고무로 사용하는 천연고무(natural rubber, NR), 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber, SBR) , 부타디엔 고무(butadiene rubber, BR) 등은 극성이 매우 약한 고분자로 표면에 강한 극성을 띠고 있는 실리카와는 친화성이 좋지 않기 때문에 고무내에서 보강제로 사용하는 실리카의 분산이 용이하지 않는 문제점이 있다.

고무내에서 실리카의 분산성을 향상시키는 방법으로는 실리카 표면에 약한관능기를 도입함으로써 표면 처리된 실리카를 사용하여 고무와의 친화력을 향상시키거나, 실리카와 고무간의 화학적 결합을 유도하기 위해 실란 커플링제(silane coupling agent)를 사용하는 방법이 있다. 그러나 관능기를 도입하여 표면 처리된 실리카는 고가여서 원가절감의 차원에서 실리카에 실란 커플링제를 첨가하여 사용하는 것이 일반적이다.

본 발명은 스티렌-부타디엔 고무 배합물에 있어서, 원료고무인 스티렌-부타디엔 고무(SBR)와 보강제로 사용하는 실리카의 결합력을 증대시켜 스티렌-부타디엔 고무내에서 실리카의 분산성을 향상시키기 위하여 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR)를 사용하는 것을 특징으로 한다. 즉 아크릴로니트릴 부타디엔 고무중의 아크릴로니트릴(acrylonitrile)에 강한 극성을 띠는 시안화기(-C≡N)가 존재하는데 이 시안화기가 실리카 표면의 실란올과 반응함으로써 실리카 표면의 실란올의 극성을 약화시켜 실리카와 스티렌 부타디엔 고무의 친화성을 증대시켜 궁극적으로 스티렌 부타디엔 고무내에서 실리카의 분산성을 향상시키는 것이다.

본 발명에서 사용하는 SBR에서 스티렌은 SBR 대비 10∼40 중량%이며, NBR에서 아크릴로니트릴 함량은 NBR 대비 20∼70 중량%이며, 실리카는 질소흡착량에 의한 표면적을 나타내는 BET 값이 75∼175m²/g인 것을 사용한다.

본 발명에서 아크릴로니트릴 부타디엔 고무는 스티렌 부타디엔 고무를 80∼99 phr 사용시 1∼20 phr을 사용하며, 실리카는 스티렌 부타디엔 고무와 아크릴로니트릴 부타디엔 고무의 총사용량을 100 phr로 하였을 때 10∼80 phr 사용한다. 이하 본 발명을 다음의 비교예, 실시예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들이 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

<비교예>

고무는 분자량이 약 300,000인 에멀젼 스티렌 부타디엔 고무인 SBR 1500(스티렌 함량: 37.5%) 100 phr, 실리카는 BET 값이 175m²/g인 롱프랑 제품인 Z175 50phr, 실란커플링제는 상품명이 Si69로 알려진 비스-(3-트리에톡시실릴)-프로필)-테트라설파이드(bis-(3-triethoxisilyl)-propyl)-tetrasulfide, TESPT) 3phr, 스테아린산 2phr, 산화아연 4phr, 노화방지제로 N-페닐-N'-(1,3-디메틸부틸)-P-페닐렌-디아민(N-phenyl-N'-(1,3-Dimethylbutyl)-P-phenylene-diamine, HPPD) 2phr, 왁스 2phr, 가류촉진제로 엔-터트-부틸-2-벤조티아졸 설펜아미드(N-tert-butyl-2-benzothiazole sulfenamide, TBBS)와 디페닐구아니딘(diphenylguanidine)를 각각1.4phr, 1phr, 황 1.2 phr으로 배합고무를 조성하였으며 이를 밴부리 믹서에서 160℃의 온도로 20분간 가류하여 가류시편을 얻었다. 한편 아래 표 1에 상기 배합고무의 조성을 기재하여 나타내었다.

<실시예 1>

상기 비교예의 조성에서 에멀젼 스티렌 부타디엔 고무인 SBR 1500(스티렌 함량: 37.5%) 95 phr, NBR은 아크릴로니트릴 함량이 355인 KNB 35L을 5phr 사용하는 것을 제외하고는 같은 조성 및 방법에 의하여 가류시편을 얻었으며 아래 표 1에 상기 배합고무의 조성을 기재하여 나타내었다.

<실시예 2>

상기 비교예의 조성에서 에멀젼 스티렌 부타디엔 고무인 SBR 1500(스티렌 함량: 37.5%) 85 phr, NBR은 아크릴로니트릴 함량이 355인 KNB 35L을 15phr 사용하는 것을 제외하고는 같은 조성 및 방법에 의하여 가류시편을 얻었으며 아래 표 1에 상기 배합고무의 조성을 기재하여 나타내었다.

표 1. 배합고무 조성(단위: phr)

조 성	비교예	실시예 1	실시예2
SBR 1500	100	95	85
KNB 35L	-	5	15
Z175	50	50	50
Si69	3	3	3
스테아린 산	2	2	2
산화아연	4	4	4
HPPD	2	2	2
왁스	2	2	2
TBBS	1.4	1.4	1.4
황	1.2	1.2	1.2
DPG	1	1	1

<시험예 1>

상기 비교예 및 실시예 1,2에 의해 얻은 가류시편을 MB 배합물과 FM 배합물로 구별하여 ASTM 관련 규정에 의하여 무니점도를 측정하여 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.

표 2. 무니점도(단위: MU(Mooney unit))

종류	비교예	실시예 1	실시예 2
MB 배합물*	97.7	92.1	94.4
FM 배합물**	98.0	93.0	92.0

* MB 배합물은 130℃에서 측정

** FM 배합물 100℃에서 측정

상기의 표 2에서 보는 것처럼 NBR을 사용한 실시예 1,2 시편의 점도가 비교예의 시편 보다 3∼6 MU 정도 하락한 것을 알 수 있다. 즉 실시예 1,2의 점도가 비교예의 점도 보다 낮다는 것은 비교예 보다 실시예 1,2의 시편의 분산성이 좋다는 것을 의미한다.

<시험예 2>

상기 비교예 및 실시예 1,2에 의해 얻은 가류시편을 ASTM 관련 규정에 의하여 가류특성을 측정하여 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다.

표 3. 가류특성(160℃)

종 류	비교예	실시예 1	실시예 2
최대토크-최소토크(Nm)	3.40	3.62	3.66
스코치 시간(t₂, 분)	1.03	1.10	0.75
적정가류시간(t₉₀, 분)	11.72	8.55	7.32

상기 표 2에서 보면 실시예 2의 경우 비교예 보다 스코치 시간 및 가류시간을 단축할 수 있다.

<시험예 3>

상기 비교예 및 실시예 1,2에 의해 얻은 가류시편을 ASTM 관련 규정에 의하여 물성을 측정하여 그 결과를 아래의 표 4에 나타내었다.

표 4. 물성측정 결과

물 성	비교예	실시예 1	실시예 2
경도(kg/cm²)	64	67	69
50% 모듈러스(kg/cm²)	14.2	15.8	17.1
100% 모듈러스(kg/cm²)	21	23.5	26.4
200% 모듈러스(kg/cm²)	45.5	52.4	59.6
300% 모듈러스(kg/cm²)	80.9	93.7	105
인장강도(kg/cm²)	229.2	250	249.9
절단시의 신장율(%)	586.3	582.1	555.3
마모량(mg)	32	29	30

상기 표 3에서처럼 NBR을 첨가한 본 발명의 실시예 1,2의 시편과 NBR을 첨가하지 않은 비교예의 시편을 경도, 모듈러스, 인장강도, 마모량 등의 물성면에서 서로 비교한바 본 발명에 의한 시편의 물성이 전반적으로 향상되었음을 알 수 있다.

아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR)를 첨가한 본 발명의 스티렌 부타디엔 고무배합물은 NBR이 보강제로 사용하는 실리카와 반응하여 실리카가 스티렌 부타디엔 고무내에서 분산성을 향상시킴으로써 종래의 NBR을 첨가하지 않은 스티렌 부타디엔 고무배합물에 비해 스코치 시간 및 가류시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 경도, 모듈러스, 인장강도, 마모량 등의 물성이 우수하다.

Claims

공지의 스티렌 부타디엔 고무 배합물에 있어서, 스티렌 부타디엔 고무와 보강제인 실리카의 결합력을 증대시키기 위해 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 80∼99 phr 사용시 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR)는 1∼20 phr 사용하는 것을 특징으로 하는 스티렌 부타디엔 고무 배합물.
제 1항에 있어서, 실리카는 스티렌 부타디엔 고무와 아크릴로니트릴 부타디엔 고무의 총사용량을 100 phr로 하였을 때 10∼80 phr 사용하는 것을 특징으로 하는 스티렌 부타디엔 고무 배합물.
제 1항에 있어서, SBR중의 스티렌 함량은 10∼40 중량%인 것을 특징으로 하는 스티렌 부타디엔 고무 배합물.
제 1항에 있어서, NBR중의 아크릴로니트릴 함량은 20∼70 중량%인 것을 특징으로 하는 스티렌 부타디엔 고무 배합물.
제 1항에 있어서, 실리카는 BET 값이 75∼175m²/g인 것을 특징으로 하는 스티렌 부타디엔 고무 배합물.