KR20120000258A - Modified ethylene propylene diene monomer (m-class) rubber and ethylene propylene diene monomer (m-class) rubber composition for engine mount using the same - Google Patents

Modified ethylene propylene diene monomer (m-class) rubber and ethylene propylene diene monomer (m-class) rubber composition for engine mount using the same Download PDF

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Abstract

PURPOSE: An ethylene propylene diene monomer(M-class) rubber composition is provided to have excellent physical properties and excellent heat resistance which can not be obtained from natural rubber materials, thereby useful for engine mounts, etc. CONSTITUTION: A modified ethylene propylene diene monomer(M-class) rubber is grafted of a polyethylene oxide or polystyrene into a maleic anhydride-graft EPDM rubber. The content of maleic anhydride in maleic anhydride-graft EPDM rubber is 0.1-2.0wt%, and the mooney viscosity(ML 1+4 125°C) thereof is 25-35. An ethylene propylene diene monomer rubber composition comprises 3-10 parts by weight of reformed EPDM rubber, 0.5-3.0 parts by weight of cross-linking agent and 0.2-5.0 parts by weight of crosslinking promoter on the basis of 100 parts by weight of EPDM rubber.

Description

개질 EPDM 고무 및 이를 이용한 엔진 마운트용 EPDM 고무 조성물{Modified ethylene propylene diene Monomer (M-class) rubber and Ethylene propylene diene Monomer (M-class) rubber composition for engine mount using the same}Modified ethylene propylene diene monomer (M-class) rubber and Ethylene propylene diene monomer (M-class) rubber composition for engine mount using the same}

본 발명은 개질 EPDM 고무 및 이를 이용한 엔진 마운트용 EPDM 고무 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to modified EPDM rubber and EPDM rubber compositions for engine mounting using the same.

차량의 엔진 마운트는 엔진에서 발생되는 진동의 전달을 억제하는 역할을 한다. 따라서, 무거운 엔진을 지지할 수 있어야 하며 반복적인 피로에 대해 내구성능을 가져야 한다. 또한, 고온의 엔진룸에 장착되므로 내열성능을 동시에 확보해야 하는 기술적인 특징을 가지고 있다.The engine mount of the vehicle serves to suppress transmission of vibration generated from the engine. Therefore, it must be able to support heavy engines and be durable against repeated fatigue. In addition, since it is mounted in a high temperature engine room, it has a technical feature to ensure heat resistance at the same time.

종래의 엔진 마운트 소재는 주로 기계적 물성이 우수한 천연고무를 바탕으로 하여 제작되어 왔다. 천연고무의 경우 통상 사용온도가 약 70℃ 정도이지만 이를 개량하여 약 100℃ 의 온도에서도 사용 가능하도록 기술개발이 이루어져 왔다. 이러한 내열성 향상은 대한민국 등록특허 제 10-0177580 호, 대한민국 공개특허 제 10-2009-0056087 호 등에서 제시하는 바와 같이 천연고무, 황 및 가교촉진제의 배합량을 조절하여 결합력이 강한 모노설파이드의 결합이 주종을 이루게 되는 배합시스템 연구에 초점이 맞춰져 있었다.Conventional engine mount materials have been produced based primarily on natural rubber with excellent mechanical properties. In the case of natural rubber, the normal use temperature is about 70 ℃, but the technology has been developed to be able to use even at a temperature of about 100 ℃ by improving this. The improvement of heat resistance is controlled by the combination of the natural rubber, sulfur and crosslinking accelerators as shown in the Republic of Korea Patent Registration No. 10-0177580, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0056087, etc. The focus was on the formulation system study.

그러나 종래의 천연고무를 사용하는 엔진 마운트의 경우 사용온도가 100℃를 넘기 어려운 기술적인 한계를 가지고 있다. 최근 차량의 성능향상을 목적으로 엔진의 출력향상이 급격하게 가속화되고 있고 이에 따라 엔진룸의 온도도 급격히 상승하고 있어 최근 통상 온도가 130℃를 넘는 일들이 종종 발생되고 있다. 또한, 배기 가스의 저감을 목적으로 각종 장치를 추가 장착함에 따라 엔진룸의 온도가 더욱 상승하고 있는 추세이다. 이에 따라, 엔진 마운트에 부하되는 열을 저감시키기 위해 차열판을 추가로 장착하여 원가의 상승이 발생되며, 차량의 장기 운행 후 마운트 파손이 발생되는 문제가 지속되고 있다.However, the engine mount using a conventional natural rubber has a technical limitation that the use temperature is difficult to exceed 100 ℃. Recently, the output of the engine has been rapidly accelerated for the purpose of improving the performance of the vehicle. As a result, the temperature of the engine room is also rapidly increased, and thus, the temperature usually exceeds 130 ° C. In addition, the temperature of the engine room is further increased with the addition of various devices for the purpose of reducing the exhaust gas. Accordingly, a further increase in cost occurs by additionally mounting a heat shield plate to reduce heat loaded on the engine mount, and a problem of mounting damage after long-term driving of the vehicle continues.

이에 따라, 내열성, 내후성 및 내오존성이 우수한 EPDM 고무(ethylene propylene diene Monomer (M-class) rubber)를 황가교시켜 엔진 마운트용 소재로 적용하기 위한 기술이 대한민국 등록특허 제 10-087174 호, 대한민국 공개특허 제 10-2004-0000852 호 등에 제시되어 있으나, 기계적 물성이 천연고무 소재 대비 낮은 문제가 있었다.
Accordingly, a technology for applying ethylene propylene diene monomer (M-class) rubber (EPDM rubber) having excellent heat resistance, weather resistance and ozone resistance to sulfur crosslinking and applying it as a material for engine mounting is disclosed in Korean Patent No. 10-087174, Republic of Korea Patent No. 10-2004-0000852 et al., But the mechanical properties were lower than the natural rubber material.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 노력한 결과, 무수말레산이 그래프트된 EPDM 고무에 폴리에틸렌 옥사이드 또는 폴리스티렌을 그래프트시킨 신규한 첨가제를 합성하였고, 이를 EPDM 고무와 혼합하고 황가교시키면 천연고무 대비 동등 이상의 기계적 강도를 보이면서도 140℃ 정도의 고온에서도 노화에 따른 물성저하 현상을 저감시킬 수 있는 EPDM 소재의 고무 조성물을 제조할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have attempted to solve the above problems, synthesized a novel additive grafted polyethylene oxide or polystyrene to the maleic anhydride-grafted EPDM rubber, and when mixed with the EPDM rubber and sulfur crosslinked, equivalent to more than natural rubber The present invention has been found to be possible to prepare a rubber composition of EPDM material that can reduce the physical property degradation caused by aging even at a high temperature of about 140 ℃ while showing mechanical strength.

따라서, 본 발명은 인장강도 등 기계적 물성 및 내열노화성이 우수한 EPDM 고무 조성물의 제공에 그 목적이 있다.Therefore, an object of the present invention is to provide an EPDM rubber composition having excellent mechanical properties such as tensile strength and heat aging resistance.

본 발명은 무수말레산 그래프트 EPDM 고무에 폴리에틸렌 옥사이드 또는 폴리스티렌을 그래프트 시킨 개질 EPDM 고무를 그 특징으로 한다.The present invention is characterized by a modified EPDM rubber obtained by grafting polyethylene oxide or polystyrene to maleic anhydride graft EPDM rubber.

또한 본 발명은 EPDM 고무 100 중량부에 대하여,In addition, the present invention with respect to 100 parts by weight of EPDM rubber,

상기 개질 EPDM 고무 3 ~ 10 중량부;3 to 10 parts by weight of the modified EPDM rubber;

가교제 0.5 ~ 3.0 중량부; 및0.5 to 3.0 parts by weight of crosslinking agent; And

가교촉진제 0.2 ~ 5.0 중량부;0.2 to 5.0 parts by weight of crosslinking accelerator;

를 포함하는 EPDM 고무 조성물을 그 특징으로 한다.
An EPDM rubber composition comprising a.

본 발명에 따른 EPDM 고무 조성물은 무수말레산 그래프트 EPDM 고무에 폴리에틸렌 옥사이드 또는 폴리스티렌을 그래프트시킨 첨가제를 함유함으로써 천연고무 소재 대비 동등 이상의 기계적 물성을 확보함과 동시에 천연고무 소재에서 구현하기 어려운 우수한 내열성을 나타내므로, 엔진 마운트 등에 유용하게 적용할 수 있다.
The EPDM rubber composition according to the present invention includes an additive obtained by grafting polyethylene oxide or polystyrene to maleic anhydride graft EPDM rubber, thereby securing excellent mechanical properties equivalent to those of natural rubber materials and exhibiting excellent heat resistance that is difficult to be realized in natural rubber materials. Therefore, it can be usefully applied to the engine mount.

이하에서는 본 발명을 더욱 자세하게 설명하겠다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 무수말레산 그래프트 EPDM 고무에 폴리에틸렌 옥사이드 또는 폴리스티렌을 그래프트 시킨 개질 EPDM 고무에 관한 것이다.The present invention relates to a modified EPDM rubber obtained by grafting polyethylene oxide or polystyrene to maleic anhydride graft EPDM rubber.

상기 무수말레산 그래프트 EPDM 고무는 그래프트된 무수말레산의 함량이 0.1 ~ 2.0 중량%이며 무니점도(ML 1+4 125℃)가 25 ~ 35인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 무수말레산의 함량이 0.1중량% 미만이면 폴리에틸렌 옥사이드 또는 폴리스티렌의 그래프트 반응이 원활히 일어나지 않을 수 있으며, 2.0 중량%를 초과하면 EPDM 자체의 탄성을 저해하는 문제가 있을 수 있다. 또한, 무니점도가 25 미만이면 EPDM 고무 조성물의 기계적 강도 저하 문제가 있을 수 있으며, 35를 초과하면 가공성이 떨어질 수 있다. 구체적으로 Chemtura社의 Royaltuf 498 등을 사용할 수 있다.The maleic anhydride graft EPDM rubber is preferably 0.1 to 2.0% by weight of grafted maleic anhydride and a Mooney viscosity (ML 1 + 4 125 ° C.) of 25 to 35. When the content of maleic anhydride is less than 0.1% by weight, the graft reaction of polyethylene oxide or polystyrene may not occur smoothly, and when the content of maleic anhydride exceeds 2.0% by weight, there may be a problem of inhibiting the elasticity of EPDM itself. In addition, when the Mooney viscosity is less than 25, there may be a problem of lowering the mechanical strength of the EPDM rubber composition, and when the Mooney viscosity exceeds 35, workability may be deteriorated. Specifically, Royaltuf 498 by Chemtura may be used.

상기 폴리에틸렌 옥사이드는 주쇄의 말단에 아민기를 가지고 있는 것을 사용하며, 분자량이 1,000 ~ 10,000 인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 분자량이 너무 작으면 그래프트에 따른 EPDM 고무 조성물의 충분한 기계적 강도 상승 효과를 얻지 못할 수 있고, 너무 크면 말단기능성기의 농도가 너무 낮아지는 문제가 있을 수 있다. 본 발명의 개질 EPDM 고무는 하기 반응식 1에서 보이는 바와 같이 폴리에틸렌 옥사이드의 아민기와 EPDM 고무의 무수말레산의 이미드화 반응에 의해 폴리에틸렌 옥사이드가 무수말레산 그래프트 EPDM 고무에 그래프트 됨으로써 제조될 수 있다. 상기 이미드화 반응 시 폴리에틸렌 옥사이드와 무수말레산 그래프트 EPDM 고무의 중량비는 5/95 ~ 50/50 이 바람직한데, 폴리에틸렌 옥사이드의 사용량이 너무 많으면 물성변화의 문제가 있을 수 있고, 너무 적으면 원하는 반응이 일어나지 않을 수 있으므로, 상기 범위의 중량비를 선택하는 것이 좋다.The polyethylene oxide is used to have an amine group at the end of the main chain, it is preferable to use a molecular weight of 1,000 ~ 10,000. If the molecular weight is too small it may not be possible to obtain a sufficient mechanical strength synergistic effect of the EPDM rubber composition according to the graft, if too large may have a problem that the concentration of the terminal functional group is too low. The modified EPDM rubber of the present invention can be prepared by grafting polyethylene oxide to maleic anhydride graft EPDM rubber by imidization reaction of amine of polyethylene oxide with maleic anhydride of EPDM rubber as shown in Scheme 1 below. In the imidization reaction, the weight ratio of polyethylene oxide and maleic anhydride graft EPDM rubber is preferably 5/95 to 50/50. If the amount of polyethylene oxide is used too much, there may be a problem of change in physical properties. Since it may not occur, it is better to select the weight ratio in the above range.

[반응식 1]Scheme 1

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 반응식 1에서 y는 25 ~ 250의 정수이다.In Scheme 1, y is an integer of 25 to 250.

상기 폴리스티렌은 디벤질 트리티오카보네이트와 스티렌 단량체를 중합반응시켜 얻어지는 화학식 1로 표시되는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 폴리스티렌은 분자량이 1,000 ~ 10,000 인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 분자량이 너무 작으면 그래프트에 따른 고무 조성물의 기계적 강도 상승 효과를 얻지 못할 수 있으며, 분자량이 너무 크면 기능성기의 농도가 너무 낮아지는 문제가 있을 수 있다.It is preferable to use what is represented by General formula (1) obtained by polymerizing a dibenzyl trithiocarbonate and a styrene monomer as said polystyrene. It is preferable to use a polystyrene having a molecular weight of 1,000 to 10,000, if the molecular weight is too small may not obtain a mechanical strength synergistic effect of the rubber composition according to the graft, if the molecular weight is too large, the concentration of the functional group is too low There can be.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1에서 a 및 b는 5 ~ 50 의 정수이다.In Formula 1, a and b are integers of 5 to 50.

상기 폴리스티렌은 그래프팅 온투(grafting-onto) 반응에 의해 무수말레산 그래프트 EPDM 고무에 그래프트 된다. 구체적으로 하기 반응식 2에서 보이는 바와 같이 무수말레산 그래프트 EPDM 고무와 상기 폴리스티렌의 중량비를 95/5~ 50/50 로 하여 반응시키는 것이 좋다. 폴리스티렌의 사용량이 너무 많으면 물성에 변화가 일어날 수 있는 문제가 있을 수 있으며, 반대로 너무 적으면 반응이 일어나지 않는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위를 선택하는 것이 바람직하다.The polystyrene is grafted to maleic anhydride graft EPDM rubber by a grafting-onto reaction. Specifically, as shown in Scheme 2 below, the weight ratio of maleic anhydride graft EPDM rubber and the polystyrene is preferably 95/5 to 50/50. If the amount of polystyrene is too large, there may be a problem that a change in physical properties may occur. On the contrary, if the amount of polystyrene is too small, there may be a problem that no reaction occurs.

[반응식 2]Scheme 2

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 반응식 2에서 a 및 b 는 5 ~ 50 의 정수이다.In Scheme 2, a and b are integers of 5 to 50.

또한 본 발명은 EPDM 고무, 상기 개질 EPDM 고무, 가교제 및 가교촉진제를 포함하는 EPDM 고무 조성물에 관한 것이다.The invention also relates to an EPDM rubber composition comprising an EPDM rubber, the modified EPDM rubber, a crosslinking agent and a crosslinking accelerator.

상기 EPDM 고무는 조성물의 매트릭스 수지로 사용되며, 주쇄내에 이중결합이 없으므로 자체적으로 가황 구조를 이루지 못하고 디엔성분인 에틸리덴 노보넨 성분이 도입되어 있다. EPDM 고무는 에틸렌과 프로필렌의 중합비율 및 에틸리덴 노보넨의 함량 등에 따라 그 물성 및 가공성을 다양하게 조절할 수 있다. 본 발명에서는 에틸리덴 노보넨 함량이 6 ~ 9 중량%이고, 에틸렌 함량이 50 ~ 70 중량%이며 프로필렌 함량이 21 ~ 44 중량%인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 에틸리덴 노보넨 함량이 6 중량% 미만인 경우 고무 가황을 위한 반응개소가 적어 목적하는 기계적 물성을 얻기 위한 기황효과를 기대하기 어려우며, 9 중량%를 초과하는 경우 원료고무의 점도가 높아져 가공성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다. 또한, 에틸렌의 함량이 너무 적거나 프로필렌의 함량이 너무 높은 경우 분자구조내의 배향이 어려워 기계적 물성 저하의 문제가 나타날 수 있으며, 에틸렌의 함량이 너무 높거나 프로필렌의 함량이 너무 적은 경우 저온에서의 동적성능이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 이러한 EPDM 고무의 구체적인 예로서 DSM社의 Keltan 7441 등을 사용할 수 있다.The EPDM rubber is used as a matrix resin of the composition, and since there is no double bond in the main chain, it does not form a vulcanized structure on its own and the ethylidene norbornene component, which is a diene component, is introduced. EPDM rubber can be controlled in various ways depending on the polymerization ratio of ethylene and propylene and the content of ethylidene norbornene. In the present invention, it is preferable to use an ethylidene norbornene content of 6 to 9% by weight, an ethylene content of 50 to 70% by weight and a propylene content of 21 to 44% by weight. When the ethylidene norbornene content is less than 6% by weight, there are few reaction sites for rubber vulcanization, so it is difficult to expect the effect of vaporization to obtain the desired mechanical properties. When the content of the ethylidene norbornene is higher than 9% by weight, the workability of the raw material rubber becomes high, resulting in poor processability. There can be. In addition, if the content of ethylene is too small or the content of propylene is too high, the orientation in the molecular structure is difficult, which may cause a problem of mechanical properties deterioration. If the content of ethylene is too high or the content of propylene is too low, dynamic at low temperatures may occur. There may be a problem of poor performance. As a specific example of such EPDM rubber, Keltan 7441 of DSM, etc. can be used.

개질 EPDM 고무 성분은 앞에서 설명한 본 발명의 무수말레산 그래프트 EPDM 고무에 폴리에틸렌 옥사이드 또는 폴리스티렌을 그래프트 시킨 개질 EPDM 고무를 사용하며, 사용량은 매트릭스 수지인 EPDM 고무 100 중량부에 대하여 3 ~ 10 중량부로 사용하는 것이 좋다. 개질 EPDM 고무의 사용량이 3 중량부 미만이면 첨가에 따른 조성물의 인장강도 상승효과가 미미하며, 10 중량부를 초과하여 사용하면 조성물의 가교밀도가 과다하게 상승하여 탄성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.The modified EPDM rubber component uses a modified EPDM rubber obtained by grafting polyethylene oxide or polystyrene to the maleic anhydride graft EPDM rubber described above. The amount of the modified EPDM rubber is used in an amount of 3 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of EPDM rubber, which is a matrix resin. It is good. When the amount of the modified EPDM rubber is less than 3 parts by weight, the effect of increasing the tensile strength of the composition according to the addition is insignificant, and when used in excess of 10 parts by weight, the crosslinking density of the composition may be excessively increased to reduce elasticity.

상기 가교제 및 가교촉진제는 EPDM 고무에 황에 의한 가교를 수행하기 위해 첨가한다. 가교제로는 황을 사용하며 사용량은 0.5 ~ 3.0 중량부로 첨가하는 것이 바람직한데, 사용량이 0.5 중량부 미만이면 내구성능 저하의 문제가 있을 수 있으며, 3.0 중량부를 초과하여 첨가시 140℃ 이상의 내열성능을 발현시키기 어렵다. 또한 상기 가교촉진제로는 N-사이클로헥실-2-벤조티아질-술펜아미드, 테트라 메틸티우람디설파이드 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며 사용량은 0.2 ~ 5.0 중량부가 좋다. 가교촉진제의 사용량이 0.2 중량부 미만이면 가황속도가 저하되어 생산효율이 떨어질 수 있으며, 사용량이 5.0 중량부를 초과하면 가황속도가 너무 빨라 스코치 발생의 문제가 있을 수 있다.The crosslinking agent and the crosslinking accelerator are added to the EPDM rubber to effect crosslinking with sulfur. Sulfur is used as the crosslinking agent, and the amount is preferably added in an amount of 0.5 to 3.0 parts by weight. If the amount is less than 0.5 parts by weight, there may be a problem of deterioration in durability. Difficult to express In addition, the cross-linking accelerator may be used N-cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfenamide, tetra methyl thiuram disulfide or a mixture thereof and the amount is preferably 0.2 to 5.0 parts by weight. If the amount of the cross-linking accelerator is less than 0.2 parts by weight, the vulcanization rate may be lowered, resulting in decreased production efficiency.

본 발명의 EPDM 고무 조성물은 상기 구성물질 외에 통상적으로 사용되는 첨가제, 예를 들면 활성제, 가황조제, 충전제 등을 더 포함할 수 있다. 상기 활성제로는 산화아연, 탄산아연, 산화마그네슘 등을 사용할 수 있으며, 가황조제로는 스테아린산, 올레인산, 라우르산 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 충전제는 특별히 한정하지는 않으나 바람직하기로는 카본블랙을 사용하는 것이 좋다.The EPDM rubber composition of the present invention may further include additives commonly used in addition to the constituent materials, for example, active agents, vulcanization aids, fillers, and the like. As the active agent, zinc oxide, zinc carbonate, magnesium oxide, or the like may be used, and as a vulcanizing aid, stearic acid, oleic acid, lauric acid, or the like may be used. In addition, the filler is not particularly limited, but preferably carbon black is used.

본 발명의 EPDM 고무 조성물은 천연고무 소재 대비 동등 이상의 기계적 물성을 확보함과 동시에 천연고무 소재에서 구현하기 어려운 우수한 내열성을 나타내므로, 엔진 마운트 등에 유용하게 적용할 수 있다.
The EPDM rubber composition of the present invention has excellent mechanical properties equivalent to those of natural rubber materials and at the same time exhibits excellent heat resistance that is difficult to realize in natural rubber materials, and thus can be usefully applied to engine mounts and the like.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the following Examples.

[실시예][Example]

실시예 1Example 1

무수말레산 그래프트 EPDM 고무(Chemtura社, Royaltuf 498) 250 g과 주쇄 말단이 아민기로 치환된 폴리에틸렌 옥사이드(Huntsman Co., Jeffamine M-2070, 수평균 분자량 2000, 다분산지수 1.20) 25 g을 인터널 믹서에 투입하고 120℃에서 1 시간동안 20 rpm으로 교반하면서 반응시켰다. 이후 아세톤에 재침전 과정을 통해 미반응된 주쇄 말단이 아민기로 치환된 폴리에틸렌 옥사이드를 추출하여 무수말레산 그래프트 EPDM 고무에 폴리에틸렌 옥사이드를 그래프트 시킨 개질 EPDM 고무를 회수하였다. GPC, NMR 및 IR 분석결과 회수된 EPDM 고무의 분자량은 100,000 g/mol 이상이였으며 EPDM 고무 사슬에 가지화된 폴리에틸렌 옥사이드는 2.5개 이상이었다.
250 g of maleic anhydride graft EPDM rubber (Chemtura, Royaltuf 498) and 25 g of polyethylene oxide (Huntsman Co., Jeffamine M-2070, number average molecular weight 2000, polydispersity index 1.20) substituted with an amine group at the end of the main chain The mixture was added to a mixer and reacted with stirring at 20 rpm for 1 hour at 120 ° C. After re-precipitating in acetone, the unreacted main chain terminal was extracted with polyethylene oxide substituted with an amine group to recover a modified EPDM rubber grafted polyethylene oxide to maleic anhydride graft EPDM rubber. GPC, NMR and IR analysis showed that the recovered EPDM rubber had a molecular weight of more than 100,000 g / mol and more than 2.5 polyethylene oxide branched to the EPDM rubber chain.

실시예 2Example 2

디벤질 트리티오카보네이트 1.5 g, 스티렌 단량체 100 g및 반응개시제인 아소비스이소부틸로니트릴(AIBN) 0.96 g을 200 mL 쉬렝크 플라스크에 투입하였다. 반응기 내를 질소분위기로 유지하면서 온도조절이 가능한 오일 배스(oil bath)를 이용하여 60℃에서 10 시간 동안 반응시켜 상기 화학식 1로 표시되는 기능화된 폴리스티렌을 제조하였다.1.5 g of dibenzyl trithiocarbonate, 100 g of styrene monomer and 0.96 g of asobisisobutylonitrile (AIBN) as a reaction initiator were charged to a 200 mL Schlenk flask. The functionalized polystyrene represented by Chemical Formula 1 was prepared by reacting the reactor for 10 hours at 60 ° C. using an oil bath having a temperature control while maintaining the reactor in a nitrogen atmosphere.

제조된 폴리스티렌 0.96 g(1.85 x 10-3 mol), EPDM 고무(Chemtura社, Royaltuf 498) 1 g(8.0 x 10-6 mol) 및 디큐밀 퍼옥사이드 0.05 g(1.85 x 10-3 mol)를 용매인 자일렌 40 mL와 함께 쉬렝크 플라스크에 넣고 교반하면서 녹였다. 혼합물을 138℃에서 4시간 동안 350 rpm 으로 교반시키면서 반응을 수행한 후, 미 반응한 폴리스티렌을 아세톤을 이용하여 추출하고 테트라하이드로퓨란(THF) 용액에 녹인 후 다시 아세톤이 침전시켜 무수말레산 그래프트 EPDM 고무에 폴리스티렌을 그래프트 시킨 개질 EPDM 고무를 회수하였다. NMR 및 IR 분석결과 EPDM 고무에 그래프트된 폴리스티렌의 함유량은 7 중량% 였으며, EPDM 고무 사슬에 가지화된 폴리스티렌은 3개 이상이었다.
0.96 g (1.85 x 10 -3 mol) of polystyrene, 1 g (8.0 x 10 -6 mol) of EPDM rubber (Chemtura, Royaltuf 498) and 0.05 g (1.85 x 10 -3 mol) of dicumyl peroxide 40 mL of in xylene was placed in a Schlenk flask and dissolved with stirring. The reaction was carried out while stirring the mixture at 350 rpm for 4 hours at 138 ° C., and then unreacted polystyrene was extracted with acetone, dissolved in tetrahydrofuran (THF) solution, and acetone precipitated again to give maleic anhydride graft EPDM. The modified EPDM rubber in which the polystyrene was grafted to the rubber was recovered. NMR and IR analysis showed that the content of polystyrene grafted to the EPDM rubber was 7% by weight, and at least 3 polystyrene branched to the EPDM rubber chain.

실시예 3Example 3

EPDM 고무 및 실시예 1에서 제조한 개질 EPDM 고무를 밴버리 믹서에 투입하고2분간 소련 후, 가교제, 가교촉진제, 활성제 및 가황조제를 투입하고 혼련한 한 다음 롤 믹서를 이용하여 분산 혼합하였다. 구체적인 구성물질 및 사용량은 하기 표 1과 같다.
The EPDM rubber and the modified EPDM rubber prepared in Example 1 were added to a Banbury mixer, and after 2 minutes of sowing, a crosslinking agent, a crosslinking accelerator, an activator and a vulcanizing aid were added and kneaded, and then dispersed and mixed using a roll mixer. Specific components and amounts used are shown in Table 1 below.

실시예 4Example 4

EPDM 고무 및 실시예 2에서 제조한 개질 EPDM 고무를 밴버리 믹서에 투입하고 2분간 소련 후, 카본블랙을 투입하고 2분간 혼련하였다. 이후 가교제, 가교촉진제, 활성제 및 가황조제를 투입하고 혼련한 한 다음 롤 믹서를 이용하여 분산 혼합하였다. 구체적인 구성물질 및 사용량은 하기 표 1과 같다.
The EPDM rubber and the modified EPDM rubber prepared in Example 2 were added to a Banbury mixer and soaked for 2 minutes, followed by carbon black and kneaded for 2 minutes. Thereafter, a crosslinking agent, a crosslinking accelerator, an activator and a vulcanization aid were added and kneaded, and then dispersed and mixed by using a roll mixer. Specific components and amounts used are shown in Table 1 below.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 4와 동일하게 실시하되, 개질 EPDM 고무를 사용하지 않고 고무 조성물을 배합하였다. 구체적인 구성물질 및 사용량은 하기 표 1과 같다.
In the same manner as in Example 4, but the rubber composition was formulated without using a modified EPDM rubber. Specific components and amounts used are shown in Table 1 below.

비교예 2Comparative Example 2

천연고무를 밴버리 믹서를 이용하여 2분간 소련 후 카본블랙을 투입하고 2분간 혼련하였다. 이후 가교제, 가교촉진제, 활성제, 가황조제 및 노화방지제를 투입하고 혼련한 한 다음 롤 믹서를 이용하여 분산 혼합하였다. 구체적인 구성물질 및 사용량은 하기 표 1과 같다.The natural rubber was kneaded for 2 minutes using carbon black and then mixed for 2 minutes using a Banbury mixer. Thereafter, a crosslinking agent, a crosslinking accelerator, an activator, a vulcanizing aid and an anti-aging agent were added and kneaded, and then dispersed and mixed by using a roll mixer. Specific components and amounts used are shown in Table 1 below.

구분division 함유량(중량부)Content (part by weight) 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 원료고무Raw material rubber 천연고무Natural rubber -- -- -- 100100 EPDM 고무EPDM rubber 100100 100100 100100 -- 개질 EPDM 고무Modified EPDM rubber 폴리에틸렌 옥사이드
그래프트
Polyethylene oxide
Graft
-- 77 -- --
폴리스티렌 그래프트Polystyrene graft 77 -- -- -- 가교제Crosslinking agent sulfur 0.50.5 22 0.50.5 0.750.75 가교촉진제Crosslinking accelerator CZCZ 1One 1.21.2 1One 1.21.2 TTTT 22 0.30.3 22 0.30.3 활성제Active agent 산화아연Zinc oxide 2.52.5 2.52.5 2.52.5 2.52.5 가황조제Vulcanization 스테아린산Stearic acid 22 22 22 22 충전제Filler 카본블랙Carbon black -- 4040 4040 4040 노화방지제Anti-aging RDRD -- -- -- 1.51.5 3C3C -- -- -- 1One 천연고무: [SMR CV60 ]
EPDM 고무 : [Keltan 7441, DSM社]
CZ : N-cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfenamide
TT : Tetra methylthiuramdisulfide
카본블랙 : Semi-Reinforced Furnace Black
RD : Polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2 dihydroquinoline
3C : N-Phenyl-N'-isopropyl-p-phenylenediamine
Natural Rubber: [SMR CV60]
EPDM Rubber: [Keltan 7441, DSM Corporation]
CZ: N-cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfenamide
TT: Tetra methylthiuramdisulfide
Carbon Black: Semi-Reinforced Furnace Black
RD: Polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2 dihydroquinoline
3C: N-Phenyl-N'-isopropyl-p-phenylenediamine

물성측정시험Physical property test

실시예 3, 4 및 비교예 1, 2 에서 제조한 고무 조성물을 Rheometer(Monsanto R100)을 이용하여 적정가류시간을 측정한 뒤 프레스를 이용하여 165℃에서 210 kgf/cm2 으로 가열가압하여 가황시편을 제조하고 다음과 같은 항목에 대해 시험을 실시하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The rubber compositions prepared in Examples 3 and 4 and Comparative Examples 1 and 2 were vulcanized by measuring the proper vulcanization time using a rheometer (Monsanto R100) and heating and pressing them at 210 kgf / cm 2 at 165 ° C. using a press. To prepare and to test for the following items and the results are shown in Table 2 below.

- 인장강도 및 신율 : KS M 6782에 따라 아령형 3호로 측정하였다.-Tensile strength and elongation: measured by dumbbell No. 3 in accordance with KS M 6782.

- 굴곡 균열 시험 : KS M 6791에 따라 굴곡 균열의 발생 및 성장속도를 평가하였다. 단, 성장속도는 균열이 5 mm에 도달시의 횟수를 측정하였다.Flexural Crack Test: The incidence and growth rate of flexural cracks were evaluated according to KS M 6791. However, the growth rate was measured the number of times when the crack reaches 5 mm.

- 노화물성 평가 : 140℃에서 1,000시간 노화 후 물성변화를 기록하였다.-Evaluation of aging properties: Changes in physical properties were recorded after aging at 140 ° C. for 1,000 hours.

- 노화 후 내구성능 평가 : 실시예 3, 4 및 비교예 1, 2의 조성으로 엔진 마운트를 제작하여 140℃에서 500 시간 노화 후 내구성능을 평가하였다.-Evaluation of durability after aging: Engine mounts were prepared by the compositions of Examples 3 and 4 and Comparative Examples 1 and 2, and durability after 500 hours of aging at 140 ° C. was evaluated.

구분division 평가결과Evaluation results 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 시편Psalter 인장강도(kgf/cm2)Tensile strength (kgf / cm 2 ) 225225 245245 210210 230230 신율(%)% Elongation 760760 768768 780780 630630 피로성능(cycle)Fatigue Performance 43004300 45004500 30003000 50005000 노화 후
변화율(%)
After aging
% Change
인장강도The tensile strength -16-16 -15-15 -17-17 -85-85
신율Elongation -18-18 -13-13 -15-15 -65-65 제품product 내구성능(cycle)Durability cycle 400000400000 450000450000 350000350000 2000020000

상기 표 2에서 보이듯이, EPDM 고무를 단독으로 사용한 비교예 1은 천연고무를 사용한 비교예 2 대비 인장강도가 다소 낮은 결과를 나타내는 것을 알 수 있는데, 본 발명의 개질 EPDM 고무를 혼합한 실시예 1, 2의 경우 비교예 1 대비 7 ~ 16% 가량 인장강도 상승 효과를 보이는 것을 알 수 있다. 이는 본 발명의 개질 EPDM 고무를 첨가함으로써 가교 반응의 가능 개수가 증가했기 때문으로 설명할 수 있다. 즉, 가교밀도가 증가되면서 기계적 물성이 향상되었고, 이에 따라 피로성능도 동시에 향상되었음을 나타낸다. 또한, 기존 천연고무 소재로 대응이 어려웠던 140℃의 고온에서의 물성변화량이 20% 이내임을 알 수 있다. 이로 인해 기존 EPDM 고무의 단점인 기계적 물성의 보완이 가능함과 동시에 고내열성 엔진 마운트로 적용이 가능함을 확인할 수 있었다.As shown in Table 2, Comparative Example 1 using only EPDM rubber can be seen that the tensile strength is slightly lower than Comparative Example 2 using natural rubber, Example 1 mixed with modified EPDM rubber of the present invention In case of 2, it can be seen that the tensile strength is increased by about 7 to 16% compared to Comparative Example 1. This can be explained by the increase in the number of possible crosslinking reactions by adding the modified EPDM rubber of the present invention. In other words, as the crosslinking density was increased, the mechanical properties were improved, and accordingly fatigue performance was also improved. In addition, it can be seen that the change in physical properties at a high temperature of 140 ° C., which was difficult to cope with existing natural rubber materials, is within 20%. As a result, it was confirmed that the mechanical properties, which are disadvantages of the existing EPDM rubber, can be compensated and applied as a high heat resistant engine mount.

Claims (7)

무수말레산 그래프트 EPDM 고무에 폴리에틸렌 옥사이드 또는 폴리스티렌을 그래프트 시킨 개질 EPDM 고무.
Modified EPDM rubber obtained by grafting polyethylene oxide or polystyrene to maleic anhydride graft EPDM rubber.
제 1 항에 있어서, 상기 무수말레산 그래프트 EPDM 고무는 그래프트된 무수말레산의 함량이 0.1 ~ 2.0 중량%이며 무니점도(ML 1+4 125℃)가 25 ~ 35인 것을 특징으로 하는 개질 EPDM 고무.
The modified EPDM rubber according to claim 1, wherein the maleic anhydride graft EPDM rubber has a content of grafted maleic anhydride of 0.1 to 2.0 wt% and a Mooney viscosity (ML 1 + 4 125 ° C) of 25 to 35. .
제 1 항에 있어서, 상기 개질 EPDM 고무는 무수말레산 그래프트 EPDM 고무의 무수말레산과 분자량이 1,000 ~ 10,000 인 폴리에틸렌 옥사이드의 주쇄 말단에 있는 아민기의 이미드화 반응에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 개질 EPDM 고무.
The modified EPDM rubber according to claim 1, wherein the modified EPDM rubber is prepared by imidization of maleic anhydride of maleic anhydride graft EPDM rubber with an amine group at the main chain terminal of polyethylene oxide having a molecular weight of 1,000 to 10,000. Rubber.
제 1 항에 있어서, 상기 개질 EPDM 고무는 무수말레산 그래프트 EPDM 고무와 분자량이 1,000 ~ 10,000인 하기 화학식 1로 표시되는 폴리스티렌의 반응에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 개질 EPDM 고무:
[화학식 1]
Figure pat00004

상기 화학식 1에서 a 및 b 는 5 ~ 50의 정수이다.
The modified EPDM rubber according to claim 1, wherein the modified EPDM rubber is prepared by the reaction of maleic anhydride graft EPDM rubber with polystyrene represented by the following Chemical Formula 1 having a molecular weight of 1,000 to 10,000:
[Formula 1]
Figure pat00004

In Formula 1, a and b are integers of 5 to 50.
EPDM 고무 100 중량부에 대하여,
제 1 항 내지 제 4 항 중에서 선택한 어느 한 항의 개질 EPDM 고무 3 ~ 10 중량부;
가교제 0.5 ~ 3.0 중량부; 및
가교촉진제 0.2 ~ 5.0 중량부;
를 포함하는 EPDM 고무 조성물.
Per 100 parts by weight of EPDM rubber,
3 to 10 parts by weight of the modified EPDM rubber of any one of claims 1 to 4;
0.5 to 3.0 parts by weight of crosslinking agent; And
0.2 to 5.0 parts by weight of crosslinking accelerator;
EPDM rubber composition comprising a.
제 5 항에 있어서, 상기 EPDM 고무는 에틸리덴 노보넨 함량이 6 ~ 9 중량%이고, 에틸렌 함량이 50 ~ 70 중량%이며 프로필렌 함량이 21 ~ 44 중량%인 것을 특징으로 하는 EPDM 고무 조성물.
6. The EPDM rubber composition according to claim 5, wherein the EPDM rubber has an ethylidene norbornene content of 6 to 9% by weight, an ethylene content of 50 to 70% by weight and a propylene content of 21 to 44% by weight.
제 5 항에 있어서, 상기 EPDM 고무 조성물은 활성제 및 가황조제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EPDM 고무 조성물.6. The EPDM rubber composition according to claim 5, wherein the EPDM rubber composition further comprises an active agent and a vulcanizing aid.
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