KR20100093688A - The manufacturing method of titanium dioxide modified surface and tire rubber with great reinforcement - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a titanium dioxide, and a tire rubber composition using thereof are provided to improve the photo catalytic activity, the acid/alkali resistance, and the ultraviolet ray aging prevention property of the tire rubber composition. CONSTITUTION: A tire rubber composition contains the following: crude rubber including more than two components selected from natural rubber and synthetic rubber; a titanium dioxide surface modified with a hydroxyl group; and an additive containing more than two components selected from the group consisting of a filler, a reinforcing agent, and a coupling agent.

Description

보강성을 가지도록 전처리 된 이산화 티타늄의 제조 방법과 이를 적용한 타이어용 고무 조성물{The manufacturing method of Titanium dioxide modified surface and Tire rubber with great reinforcement}The manufacturing method of Titanium dioxide modified surface and Tire rubber with great reinforcement}

본 발명은 타이어 트레드 고무의 자외선 노화 방지 특성 및 젖은 노면 제동 특성을 향상시키기 위하여 히드록실기로 표면이 개질 된 이산화티타늄과 커플링제를 통해 보강성을 향상시킨 타이어 트레드 고무에 관한 것이다. The present invention relates to a tire tread rubber having improved reinforcement through a titanium dioxide and a coupling agent whose surface is modified with a hydroxyl group in order to improve anti-aging characteristics and wet road braking characteristics of the tire tread rubber.

일반적으로 타이어 혹은 기타 고무 제품의 백색 고무 조성물에 충진제로 탄산칼슘, 클레이, 실리카 등이 적용되고 착색제로써 주로 이산화티타늄이 적용되고 있다. 특히 백색의 사이드 월 고무는 햇빛에 많이 노출되는 타이어 부위로 자외선 노화 및 오존에 의한 산화가 문제시되며, 이로 인한 피로 저항 특성 및 인장 특성이 중요한 물성 영향의 인자가 된다. In general, calcium carbonate, clay, silica, and the like are used as fillers in white rubber compositions of tires or other rubber products, and titanium dioxide is mainly applied as colorants. In particular, the white sidewall rubber is a tire part exposed to sunlight, which is problematic due to UV aging and oxidation by ozone, and thus the fatigue resistance and tensile properties are important factors.

종래 선행 기술로 백색 고무 조성물에서 이산화티타늄은 고무의 색상을 밝게 하고, 자외선 방지제로 첨가하고 있으며(KR 10-1998-0022349), 고무 조성물에 있어서 내 변색성을 향상시키기 위하여 이산화티타늄을 안료로 사용하여 타이어용 유색 트레드 고무 조성물에 적용하고 있다(KR 10-1998-0042584). 그러나, 백색 고무 조성물에의 이산화티타늄은 고무와의 상용성이 떨어지고 분산성이 약하며 보강 효과가 미미하여 노면과 직접 접촉되는 가혹한 회전 운동을 하며 외부에 노출된 트레드 고무 조성물에 적용이 어렵다. 따라서 본 발명은 기존의 현용 이산화티타늄을 산 처리를 통해 표면을 개질하고 커플링제를 사용하여 보강성 향상을 제공함에 있다. 물론 이를 사이드 월 고무로 적용하여도 성능이 더욱 우수하여 진다.Titanium dioxide in the white rubber composition by the prior art in the prior art to brighten the color of the rubber, is added as a sunscreen (KR 10-1998-0022349), titanium dioxide as a pigment in order to improve the discoloration resistance in the rubber composition It is applied to the colored tread rubber composition for tires (KR 10-1998-0042584). However, the titanium dioxide in the white rubber composition is incompatible with the rubber, weak dispersibility, and the reinforcing effect is insignificant to the severe rotational movement in direct contact with the road surface and difficult to apply to the tread rubber composition exposed to the outside. Therefore, the present invention is the acid treatment of existing conventional titanium dioxide To modify the surface through the use of coupling agents to provide reinforcement improvements. Of course, even if it is applied as a side wall rubber, the performance is better.

종래의 무기 화합물 분체를 트레드 고무 조성물에 적용한 경우 무기 화합물 분체의 보강성 향상을 위해 무기 화합물 분체와 유기 고분자로 이루어지는 분산계 복합재료의 제조시에는 여러 가지 커플링제를 사용하여 무기 분체의 표면 개질이나 유기 고분자에 극성을 도입하는 매트릭스 개질 등과 같은 소재간의 친화성을 높여주는 처리를 하여 트레드 고무 조성물을 제조하고 있으며(US2006/01731, US6699924, US6835769), 이산화티타늄의 표면 개질을 통해서 자외선 및 내 변색성을 향상시키는 고무 조성물을 제조하고 있다(US5240056, US 2003/0069332). In order to improve the reinforcement of the inorganic compound powder when the conventional inorganic compound powder is applied to the tread rubber composition In the production of dispersion-based composite materials composed of inorganic compound powders and organic polymers, various coupling agents are used to improve the affinity between materials such as surface modification of inorganic powders or matrix modifications to introduce polarity into organic polymers. A rubber composition is prepared (US2006 / 01731, US6699924, US6835769) and a rubber composition which improves UV and discoloration resistance through surface modification of titanium dioxide (US5240056, US 2003/0069332).

이러한 종래의 기술은 표면 개질 된 이산화티타늄과 커플링제를 적용하여 보강성을 향상시켜 트레드 고무에 적용시키고 있으나, 표면 개질 방법이 난해하고, 가공 조건에 상당한 제약 조건이 존재하고, 혼합물 간의 최적 비율을 결정하기가 쉽지 않은 어려움이 있다.This conventional technique is applied to the tread rubber by applying a surface modified titanium dioxide and a coupling agent to improve the reinforcement, but the surface modification method is difficult, there are significant constraints on the processing conditions, the optimum ratio between the mixture There is a difficulty that is difficult to decide.

최근 자동차 산업계, 타이어 산업계에서는 광노화 방지가 우수하고 노면 제 동 특성이 우수한 환경 친화적 타이어에 대한 요구가 증대되고 있다.Recently, in the automobile industry and the tire industry, there is an increasing demand for environmentally friendly tires that are excellent in preventing photoaging and have excellent surface braking characteristics.

이에 본 발명자들이 기존 타이어 적용의 문제점 해결 및 산업계의 요구를 충족시키기 위하여 끊임없이 노력, 연구한 결과 이산화티타늄의 표면을 히드록실기로 개질시키는 방법을 안출하게 되었고, 이러한 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄을 도입하여 물성을 향상시킨 타이어 트레드 고무를 제공하는 데 그 목적이 있다. Accordingly, the present inventors have endeavored and researched to solve the problems of the existing tire application and meet the demands of the industry, and have come up with a method of modifying the surface of titanium dioxide with hydroxyl, and the surface-modified dioxide with such hydroxyl group. The purpose is to provide a tire tread rubber with improved properties by introducing titanium.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 타이어 트레드 고무는 천연고무 및 합성고무 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 함유한 원료고무; 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄; 및 충전제, 보강제 및 커플링제 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 함유하는 첨가제;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.Tire tread rubber of the present invention for solving the above problems is a raw material rubber containing one or two or more selected from natural rubber and synthetic rubber; Titanium dioxide surface-modified with hydroxyl groups; And additives containing one or more selected from fillers, reinforcing agents and coupling agents.

또한, 본 발명은 상기 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄의 제조방법에 관한 것으로서, 질산(HNO3)과 증류수를 1 : 7 ~ 9 중량비로 혼합한 용액에 아나타제 구조를 갖는 이산화티타늄을 넣은 후, 90℃ 이상의 온도에서 가열하여 이산화티타늄의 표면을 히드록실기로 개질시킨 것을 그 특징으로 한다.In addition, the present invention relates to a method for producing titanium dioxide surface-modified with a hydroxyl group, after adding titanium dioxide having an anatase structure in a solution of nitric acid (HNO 3 ) and distilled water in a ratio of 1: 7 to 9 by weight And the surface of the titanium dioxide is modified with a hydroxyl group by heating at a temperature of 90 ° C. or higher.

이러한 본 발명의 타이어 트레드 고무는 자외선 노화 방지 특성 및 젖은 노면 제동 특성이 매우 우수할 뿐만 아니라, 커플링제를 더 도입시키면 이산화티타늄의 개질 된 표면에 존재하는 히드록실기와 커플링제의 작용으로 인하여 타이어 트레드 고무의 보강성을 크게 향상시킬 수 있다.The tire tread rubber of the present invention is not only excellent in UV anti-aging characteristics and wet road braking characteristics, but also due to the action of the hydroxyl group and the coupling agent present on the modified surface of titanium dioxide when the coupling agent is further introduced. The reinforcement of the tread rubber can be greatly improved.

이와 같은 본 발명을 아래에서 상세하게 설명을 하겠다.This invention will be described in detail below.

본 발명의 타이어 트레드 고무는 천연고무 및 합성고무 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 함유한 원료고무; 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄; 및 충전제, 보강제 및 커플링제 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 함유하는 첨가제; 를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.Tire tread rubber of the present invention is a raw material rubber containing one or more selected from natural rubber and synthetic rubber; Titanium dioxide surface-modified with hydroxyl groups; And additives containing one or more selected from fillers, reinforcing agents and coupling agents. It characterized by including the.

이러한 본 발명의 조성물질들 각각에 대하여 더욱 자세하게 설명을 하겠다.Each of these compositions of the present invention will be described in more detail.

1. 원료고무1. Raw material rubber

본 발명에서 사용되는 원료고무는 특별히 한정되지 않고 표면 개질 된 이산화티타늄을 적용할 수 있는 고무라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. The raw material rubber to be used in the present invention is not particularly limited, and any rubber can be used as long as it can apply surface modified titanium dioxide.

상기 원료고무는 천연고무 및 합성고무 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있는데, 상기 합성고무는 디엔계 중합체 합성고무, 디엔계 공중합체 합성고무, 니트릴 고무, 부틸 고무, 우레탄 고무 및 에틸렌-프로필렌 고무중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 합성고무 는 폴리부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무 및 폴리이소프렌 고무 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.The raw material rubber may be one or two or more selected from natural rubber and synthetic rubber. The synthetic rubber may be a diene polymer synthetic rubber, a diene copolymer synthetic rubber, a nitrile rubber, a butyl rubber, a urethane rubber, and ethylene-propylene. Preference is given to using one or two or more selected from rubbers. In addition, the synthetic rubber is more preferably used one or two or more selected from polybutadiene rubber, styrene-butadiene rubber and polyisoprene rubber.

2. 2. 히드록실기로With hydroxyl 표면개질된Surface modified 이산화티타늄 Titanium dioxide

본 발명의 성분 중 하나인 상기 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄은 질산(HNO3)과 증류수를 1 : 7 ~ 9 중량비로 혼합한 용액에 아나타제 결정구조를 갖는 이산화티타늄을 넣은 후, 90℃ 이상의 온도에서 가열하여 이산화티타늄의 표면을 히드록실기로 개질시킨 것을 특징으로 하며, 상기 가열은 7 ~ 9 시간 정도가 적당하다.The titanium dioxide surface-modified with one of the components of the present invention is a titanium dioxide having an anatase crystal structure in a solution in which nitric acid (HNO 3 ) and distilled water are mixed at a weight ratio of 1: 7-9, 90 ° C. The surface of the titanium dioxide is modified with a hydroxyl group by heating at the above temperature, and the heating is appropriate for about 7 to 9 hours.

상기 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄은 물질 간의 반 데르 발스 힘을 극복하고 분산을 용이하게 하며, 커플링제를 사용할 경우 고무와의 결합력 증가를 가져와 기계적 물성, 특히 타이어 트레드 고무의 보강성을 향상시킬 수 있다. Titanium dioxide surface-modified with the hydroxyl group overcomes van der Waals forces between materials and facilitates dispersion, and when a coupling agent is used, it increases the bonding strength with rubber, thereby improving mechanical properties, particularly reinforcement of tire tread rubber. You can.

상기 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄은 다른 무기 분체 및 일반적인 카본블랙과 배합이 가능한 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 무기 분체는 탄산칼슘, 클레이, 실리카 및 퍼넨스 카본블랙 중에서 선택된 1 종 이상을 포함한다. Titanium dioxide surface-modified by the hydroxyl group is preferably used that can be blended with other inorganic powders and general carbon black, the inorganic powder is at least one selected from calcium carbonate, clay, silica and Fensens carbon black Include.

본 발명에 있어서, 상기 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄은 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 1 ~ 70 중량부를 사용할 수 있고, 바람직하게는 1 ~ 40 중량부, 더욱 바람직하게는 경제성과 효과를 위해 2 ~ 20 중량부를 사용하는 것 이 좋다. 이때, 상기 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄의 사용량이 1 중량부 미만이면 자외선 노화, 젖은 노면 제동성 및 보강성 증대 효과를 볼 수 없으며, 70 중량부 초과시 타이어 트레드 고무의 가공성 및 물성이 떨어질 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다 . In the present invention, the surface-modified titanium dioxide may be used 1 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber, preferably 1 to 40 parts by weight, more preferably economics and effects It is recommended to use 2 to 20 parts by weight. At this time, when the amount of the titanium dioxide surface-modified by the hydroxyl group is less than 1 part by weight, the effect of UV aging, wet road braking and reinforcement may not be increased, and when it exceeds 70 parts by weight, the workability and physical properties of the tire tread rubber may be deteriorated. It is recommended to use it within the above range as it may .

상기 이산화티타늄은 평균직경 10 ~ 500 nm 및 BET 표면적 10 ~ 200 m2/g 인 것을 사용하는 것이 좋은데, 평균직경이 10 nm인 것은 가격이 너무 비싸고, 500 nm 초과하는 것을 사용하면 비 표면적이 작아져 보강성이 감소하므로, 상기 범위 내의 것을 사용하는 것이 좋다.It is preferable to use titanium dioxide having an average diameter of 10 to 500 nm and a BET surface area of 10 to 200 m 2 / g, but having an average diameter of 10 nm is too expensive and uses a surface of more than 500 nm in small specific surface area. Since the reinforcement property is reduced, it is better to use the thing within the said range.

3. 첨가제3. Additive

본 발명의 성분인 상기 첨가제는 충전제, 보강제 및 커플링제 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 그 특징으로 하며, 상기 첨가제는 가류활성제, 가황제, 및 가류촉진제 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 더 함유할 수 있다. The additive, which is a component of the present invention, is characterized in that it contains one or two or more selected from fillers, reinforcing agents, and coupling agents, and the additives include one or two or more selected from vulcanizing agents, vulcanizing agents, and vulcanization accelerators. It may contain more.

상기 충전제, 가류활성제, 가황제, 가류촉진제 및 보강제의 종류 및 그 사용량은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 당업계에서 일반적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.The type and amount of the fillers, vulcanizing agents, vulcanizing agents, vulcanization accelerators and reinforcing agents are not particularly limited in the present invention, and those generally used in the art may be used.

상기 첨가제 성분 중의 하나인 커플링제에 대하여 자세하게 설명을 하겠다.The coupling agent which is one of the additive components will be described in detail.

실리카와 같은 무기 분체는 고무 조성물에서 결합제로 무기 분체와 고무사 이에서 결합을 하게 하는 역할과 무기 분체가 고무 매트릭스에서 분산을 용이하게 하는 역할을 한다. 즉, 커플링제는 충진제 및 보강제와 고무 사이의 충분한 화학적ㆍ물리적 결합을 형성하며, 적어도 두 가지 기능기를 가지고 있다. Inorganic powders, such as silica, serve to bond between the inorganic powder and the rubber as a binder in the rubber composition and the inorganic powder serves to facilitate dispersion in the rubber matrix. That is, the coupling agent forms a sufficient chemical and physical bond between the filler and the reinforcing agent and the rubber and has at least two functional groups.

A - C - B                       A-C-B

A는 무기 분체의 화학적ㆍ물리적 결합을 할 수 있는 기능기 그룹을 나타내는 것으로서 예를 들어 본 발명에서는 이산화티타늄 표면의 히드록실 그룹이다.A represents a group of functional groups capable of chemically and physically bonding inorganic powders. For example, in the present invention, A represents a hydroxyl group on the surface of titanium dioxide.

B는 고무와 화학적ㆍ물리적으로 결합을 할 수 있는 기능기 그룹을 나타낸다.B represents a group of functional groups capable of chemically and physically bonding to rubber.

C는 A와 B를 연결하는 탄화수소 그룹을 나타낸다.C represents a hydrocarbon group connecting A and B.

본 발명의 성분 중 하나인 상기 커플링제는 비스(3-트리에톡시실리프로필)테트라설파이드{bis(3-triethoxysilypropyl)tetrasulphide, TESPT, [(C2H5O)3Si(CH2)3S2]2)}, 비스(트리에톡시실리프로필이설파이드{bis(triethoxysilypropyl)disulphide, TESPD [(C2H5O)3Si(CH2)3S]2)}, 비스(트리에톡실리프로필)모노설파이드{bis(triethoxysilypropyl)monosulphide, TESPM, [(C2H5O)3Si(CH2)3S(CH2)3Si(OC2H5)3]}, 비스(트리에톡시실리)에탄{bis(triethoxysilyl)ethane, ETES, [(C2H5)3Si(CH2)2Si(OC2H5)3]}, 비스(트리에톡시실리)헥산{bis(triethoxysilyl)hexane, HTES, [(C2H5O)3Si(CH2)6Si(OC2H5)3]}, 비스(트리에톡시실리)데칸{bis(triethoxysilyl)decane, DTES, [(C2H5O)3Si(CH2)10Si(OC2H5)3]} 및 γ-머캅토프로필트리에톡실레인{γ-mercaptopropyltriethoxysilane, MPTES, [(C2H5O)3Si(CH2)3SH]} 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 좋다. The coupling agent, which is one of the components of the present invention, is bis (3-triethoxysilypropyl) tetrasulphide, TESPT, [(C 2 H 5 O) 3 Si (CH 2 ) 3 S 2 ] 2 )}, bis (triethoxysilypropyl) disulphide, TESPD [(C 2 H 5 O) 3 Si (CH 2 ) 3 S] 2 )}, Bis (triethoxysilypropyl) monosulfide {bis (triethoxysilypropyl) monosulphide, TESPM, [(C 2 H 5 O) 3 Si (CH 2 ) 3 S (CH 2 ) 3 Si (OC 2 H 5 ) 3 ]} , Bis (triethoxysilyl) ethane {bis (triethoxysilyl) ethane, ETES, [(C 2 H 5 ) 3 Si (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 ]}, bis (triethoxysil) Hexane {bis (triethoxysilyl) hexane, HTES, [(C 2 H 5 O) 3 Si (CH 2 ) 6 Si (OC 2 H 5 ) 3 ]}, bis (triethoxysilyl) decane {bis (triethoxysilyl) decane , DTES, [(C 2 H 5 O) 3 Si (CH 2 ) 10 Si (OC 2 H 5 ) 3 ]} and γ-mercaptopropyltriethoxysilane {γ-mercaptopropyltriethoxysilane, MPTES, [(C 2 H 5 O) 3 Si (CH 2 ) 3 SH]} It is preferable to use one or two or more selected from.

이러한 상기 커플링제는 원료고무 100 중량부에 대하여, 0.5 ~ 5 중량부를 사용하는 것이 좋은데, 이때, 커플링제의 사용량이 0.5 중량부 미만이면 타이어 트레드 고무의 보강성 향상이 저조하고, 5 중량부 초과시 타이어 트레드 고무의 경도가 너무 커지고 신율이 감소하는 문제가 발생할 수 있으므로 본 발명이 제시하는 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.The coupling agent is preferably used 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber, wherein when the amount of the coupling agent used is less than 0.5 parts by weight, the reinforcement improvement of the tire tread rubber is poor, and when it exceeds 5 parts by weight Since the hardness of the tire tread rubber may be too large and the elongation may decrease, it is preferable to use it within the range suggested by the present invention.

이하에서는 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 자세하게 설명하겠다. 그러나, 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the technical scope of the present invention is not limited by the examples.

[실시예] EXAMPLE

제조예Production Example

히드록실기로With hydroxyl 표면개질된Surface modified 이산화티타늄의 제조 Preparation of Titanium Dioxide

비이커에 질산(HNO3)과 증류수를 1 : 8 중량비로 혼합 및 교반하여 용액을 제조한 후, 평균직경 50 nm 및 BET 표면적 100 m2/g인 아나타제 구조를 갖는 이산화티타늄을 상기 용액에 첨가한다. 상기 이산화티타늄을 첨가한 용액을 90℃ 이상의 온도에서 8시간 정도 가열하여 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄을 제조하 였다.A solution was prepared by mixing and stirring nitric acid (HNO 3 ) and distilled water in a beaker at a weight ratio of 1: 8, and then adding titanium dioxide having an anatase structure having an average diameter of 50 nm and a BET surface area of 100 m 2 / g. . The solution to which titanium dioxide was added was heated at a temperature of 90 ° C. or more for about 8 hours to prepare titanium dioxide surface-modified with a hydroxyl group.

실시예Example 1 및  1 and 비교예Comparative example 1 One

원료고무로서 스티렌-부타디엔 고무(SBR 1500), 상기 제조예에서 제조한 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄, 충진제인 카본블랙, 가류활성제인 스테아린산 및 산화아연, 가황제인 n-sulfur, 및 가류촉진제인 t-부틸벤조티아졸설펜아마이드(tert butylbenzothiazolesulfenamide, TBBS)을 하기 표 1과 같은 조성을 갖도 록 혼합, 용융 및 가류하여 타이어 트레드 고무 시편을 제조하였다.As raw material rubber, styrene-butadiene rubber (SBR 1500), titanium dioxide surface-modified with the hydroxyl group prepared in the preparation example, carbon black as a filler, stearic acid as a vulcanizing agent, zinc oxide, n-sulfur as a vulcanizing agent, and vulcanization accelerator Phosphorus t-butylbenzothiazolesulfenamide (tert butylbenzothiazolesulfenamide, TBBS) was mixed, melted and cured to have a composition as shown in Table 1 below to prepare a tire tread rubber specimen.

Figure 112009009618715-PAT00001
Figure 112009009618715-PAT00001

시험예Test Example 1 One

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 시편을 핫프레스(hot press)로 160℃, 25분간 누른 후 두께 3mm의 판을 만든 다음 ASTM 관련 규정에 의해 경도, 300% Modulus, 인장강도, 신율 측정 시험을 실시하였고, 3일, 6일의 자외선 노화를 실시한 후의 시험 결과를 표 2 에 기술하였다. 여기서, 경도는 딱딱함을 의미하며, 인장물성(300%모듈러스, 인장강도, 신율)에 대한 수치는 높을수록 각각의 특성이 우수함을 의미한다.The specimens prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were pressed at 160 ° C. for 25 minutes using a hot press, and then made a plate having a thickness of 3 mm, and then measured for hardness, 300% modulus, tensile strength, and elongation according to ASTM-related regulations. The test was carried out, and the test results after UV aging for 3 days and 6 days are described in Table 2. Here, the hardness means the hardness, the higher the numerical value for tensile properties (300% modulus, tensile strength, elongation) means that the respective properties are excellent.

Figure 112009009618715-PAT00002
Figure 112009009618715-PAT00002

상기 표 2의 시험결과를 살펴보면, 비교예 1은 자외선 노화가 일어나면, 경도가 증가하고, 300% 모듈러스, 인장강도, 신율이 모두 급격하게 감소하나, 실시예 1은 상기의 모든 물성이 일정하여 자외선 노화가 방지됨을 확인할 수 있다.Looking at the test results of Table 2, Comparative Example 1, when UV aging occurs, the hardness is increased, 300% modulus, tensile strength, elongation all decreases drastically, Example 1 is all of the above physical properties constant UV It can be confirmed that aging is prevented.

표면 개질 이산화티타늄 적용한 고무의 보강성을 개선시킴과 동시에 젖은 노면 제동(Tanδ(0℃)) 및 구름 저항(Tanδ(60℃)) 특성이 현저히 향상된다.In addition to improving the reinforcement of the surface-modified titanium dioxide rubber, wet road surface braking (Tanδ (0 ° C)) and rolling resistance (Tanδ (60 ° C)) are significantly improved.

실시예Example 2 및  2 and 비교예Comparative example 2 ~ 6 2 to 6

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 타이어 트레드 고무 시편을 제조하되, 하기 표 3과 같은 조성비를 갖도록 하였으며, 하기 표 3에 있어서, 커플링제로서 비스(3-트리에톡시실리프로필)테트라설파이드(TESPT, 상품명 X-50S로서 50% TESPT 제품임)를 사용하였다. 그리고 비교예 3-4는 표면 개질 되지 않은 평균직경 50 nm 및 BET 표면적 100 m2/g인 아나타제 구조를 이산화티타늄을 사용하였다.To prepare a tire tread rubber specimens in the same manner as in Example 1, but to have a composition ratio as shown in Table 3, in Table 3 below, bis (3-triethoxysilpropyl) tetrasulfide as a coupling agent (TESPT, 50% TESPT available under the trade name X-50S. In Comparative Example 3-4, titanium dioxide was used as an anatase structure having an average surface diameter of 50 nm and a BET surface area of 100 m 2 / g without surface modification.

Figure 112009009618715-PAT00003
Figure 112009009618715-PAT00003

시험예Test Example 2  2

상기 시험예 1과 동일한 방법으로 상기 실험예 2 및 비교예 2 ~ 6에서 제조한 고무 시편의 물성을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 4에 나타내었다. 여기서, Tanδ(0℃)은 타이어의 성능 중 젖은 상태의 제동력(Wet Traction) 특성을 예측할 수 있는 값으로, 수치가 높을수록 우수함을 의미하며, Tanδ(60℃)은 타이어의 성능 중 회전저항 특성을 예측할 수 있는 값으로 수치가 낮을수록 우수함을 의미한다.The physical properties of the rubber specimens prepared in Experimental Example 2 and Comparative Examples 2 to 6 were measured in the same manner as in Test Example 1, and the results are shown in Table 4 below. Here, Tanδ (0 ℃) is a value that can predict wet traction characteristics of the wet state of the tire performance, the higher the value means better, Tanδ (60 ℃) is a rolling resistance characteristic of the tire performance The lower the value, the better.

Figure 112009009618715-PAT00004
Figure 112009009618715-PAT00004

비교예 2와 비교예 3은 기계적 물성 및 동적 특성이 유사하여 이산화티타늄은 물성에 큰 영향을 미치지 않음을 확인할 수 있다.Comparative Example 2 and Comparative Example 3 has similar mechanical properties and dynamic properties, it can be seen that titanium dioxide does not significantly affect the physical properties.

이산화티타늄 적용한 비교예 2에 비해 표면 개질 이산화티타늄을 적용한 실시예 2는 가류 속도가 1분18초 정도가 빨라지며, 300% 모듈러스와 인장강도는 각각 17%, 10% 증가하였다. 또한 젖은 노면 제동 특성(0℃ tanδ)과 구름 저항(60℃ tanδ) 특성도 각각 25%, 3% 향상됨을 알 수 있다. Compared with Comparative Example 2 with titanium dioxide, Example 2 with surface modified titanium dioxide had a vulcanization rate of about 1 minute and 18 seconds, and 300% modulus and tensile strength increased by 17% and 10%, respectively. In addition, the wet road braking characteristics (0 ℃ tanδ) and rolling resistance (60 ℃ tanδ) are also improved by 25% and 3%, respectively.

표면 개질 이산화티타늄을 적용한 경우 가류 속도, 물리적 특성, 젖은 노면 특성 및 구름 저항 특성이 모두 우수함을 확인할 수 있다.When the surface modified titanium dioxide is applied, the vulcanization rate, physical properties, wet road surface properties, and rolling resistance properties are all excellent.

이와 같은 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄을 포함한 본 발명의 타이어 트레드 고무는 자외선 노화 방지성 및 젖은 노면 제동성이 우수할 뿐만 아니라, 커플링제를 첨가하여 보강성도 향상시킬 수 있다. 이러한 본 발명의 타이어 트레드 고무는 타이어의 구성성분으로서 그 적용이 기대된다.The tire tread rubber of the present invention including titanium dioxide surface-modified with such hydroxyl groups is not only excellent in UV anti-aging and wet road surface braking property, but also can improve reinforcement by adding a coupling agent. The tire tread rubber of the present invention is expected to be applied as a component of tires.

Claims (5)

천연고무 및 합성고무 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 함유한 원료고무;   Raw rubbers containing one or more selected from natural and synthetic rubbers; 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄; 및 Titanium dioxide surface-modified with hydroxyl groups; And 충전제, 보강제 및 커플링제 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 함유하는 첨가제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 노화, 젖은 노면 제동 및 보강성이 우수한 타이어 용 고무. Rubber for tires excellent in ultraviolet aging, wet road braking and reinforcement, characterized in that it comprises an additive or one or more selected from fillers, reinforcing agents and coupling agents. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 원료고무 100 중량부에 대하여 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄 1 ~ 40 중량부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 자외선 노화, 젖은 노면 제동 및 보강성이 우수한 타이어 용 고무. Rubber for tires having excellent ultraviolet aging, wet road braking and reinforcement, comprising 1 to 40 parts by weight of titanium dioxide surface-modified with hydroxyl based on 100 parts by weight of the raw material rubber. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 합성고무는 디엔계 중합체 합성고무, 디엔계 공중합체 합성고무, 니트릴 고무, 부틸 고무, 우레탄 고무 및 에틸렌-프로필렌 고무 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 노화, 젖은 노면 제동 및 보 강성이 우수한 타이어 용 고무. The synthetic rubber is UV aging, wet road braking, characterized in that it comprises one or more selected from the diene polymer synthetic rubber, diene copolymer synthetic rubber, nitrile rubber, butyl rubber, urethane rubber and ethylene-propylene rubber And rubber for tires with excellent reinforcement. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 커플링제는 비스(3-트리에톡시실리프로필)테트라설파이드, 비스(트리에톡시실리프로필이설파이드, 비스(트리에톡실리프로필)모노설파이드, 비스(트리에톡시실리)에탄, 비스(트리에톡시실리)헥산, 비스(트리에톡시실리)데칸 및 γ-머캅토프로필트리에톡실레인 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 0.5 ~ 10 중량부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 자외선 노화, 젖은 노면 제동 및 보강성이 우수한 타이어 용 고무. The coupling agent is bis (3-triethoxysilpropyl) tetrasulfide, bis (triethoxy silpropyl propyl sulfide, Bis (triethoxysilpropyl) monosulfide, bis (triethoxysil) ethane, bis (triethoxysil) hexane, bis (triethoxysil) decane and γ-mercaptopropyltriethoxysilane Rubber for tires excellent in ultraviolet aging, wet road braking and reinforcement, comprising 0.5 to 10 parts by weight of discontinuous or two or more kinds. 질산과 증류수를 1 : 7 ~ 9 중량비로 혼합한 용액에 평균지경 10 ~ 500 nm 및 BET 표면적 10 ~ 200m2/g 이고, 아나타제 결정구조를 갖는 이산화티타늄을 넣은 후, 90℃이상의 온도에서 가열하여 이산화티타늄의 표면을 히드록실기로 개질시킨 것을 특징으로 하는 히드록실기로 표면 개질 된 이산화티타늄의 제조방법.To a solution of nitric acid and distilled water in a weight ratio of 1: 7 to 9, a titanium dioxide having an average diameter of 10 to 500 nm and a BET surface area of 10 to 200 m 2 / g, anatase crystal structure, and then heated at a temperature of 90 ° C. or more A method for producing titanium dioxide surface-modified with a hydroxyl group, characterized in that the surface of the titanium dioxide is modified with a hydroxyl group.
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