KR20120050818A - Manufacturing method for coated silica on surface of carbon nano tube and application thereof - Google Patents

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KR20120050818A KR1020100112257A KR20100112257A KR20120050818A KR 20120050818 A KR20120050818 A KR 20120050818A KR 1020100112257 A KR1020100112257 A KR 1020100112257A KR 20100112257 A KR20100112257 A KR 20100112257A KR 20120050818 A KR20120050818 A KR 20120050818A
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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of silica coated carbon nanotube and use thereof are provided to enhance wear resistance, rotation resistance property, and braking power on wet road of the tire tread by coating silica on surface of surface modified carbon nanotube. CONSTITUTION: A manufacturing method of silica coated carbon nanotube comprises next steps: washing carbon nanotube(10) which is treated with acid solution in order to accomplish neutral pH; drying to modify surface of the carbon nanotube; putting the modified carbon nanotube into a reactor which includes toluene and benzyl alcohol; irradiating ultrasonic waves after placing the carbon nanotube in a water bath; performing reactions of the carbon nanotube with sodium silicate solution(20); and eliminating moisture after filtering silica coated carbon nanotube. The carbon nanotube comprises 10-100.0 parts by weight of silica coated carbon nanotube based on 100.0 parts by weight of rubber composition.

Description

실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법 및 이의 용도{Manufacturing method for coated silica on surface of carbon nano tube and application thereof}Manufacturing method for coated silica on surface of carbon nano tube and application etc}

본 발명은 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것으로서 보다 상세하게는 (1)탄소나노튜브를 산성용액에 침지시켜 강산으로 처리된 탄소나노튜브의 pH가 중성이 되도록 수세하고 건조시켜 탄소나노튜브의 표면을 개질하는 단계; (2)상기의 표면이 개질된 탄소나노튜브를 톨루엔(toluene)과 벤질알코올(benzyl alcohol)이 담겨있는 반응기에 넣은 후 워터배쓰(water bath)에 위치시켜 초음파(ultrasonic waves)로 조사하는 단계; (3)상기 (2)단계에서 초음파 조사가 끝난 후 탄소나노튜브를 교반시키면서 규산나트륨(sodium silicate) 수용액을 첨가하여 반응시키는 단계; (4)상기의 (3)단계의 반응이 끝나면 생성된 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 여과하고 수분을 제거하는 단계를 포함하는 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법, 이러한 방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브 및 이러한 방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 포함하는 타이어 트레드 고무조성물에 대한 것이다.
The present invention relates to a method for producing carbon nanotubes coated with silica and its use, and more particularly, to (1) soaking carbon nanotubes in an acidic solution so that the pH of carbon nanotubes treated with strong acid is neutral. Washing with water and drying to modify the surface of the carbon nanotubes; (2) placing the carbon nanotubes having the surface-modified in a reactor containing toluene and benzyl alcohol and placing them in a water bath to irradiate with ultrasonic waves; (3) reacting by adding sodium silicate aqueous solution while stirring the carbon nanotubes after the ultrasonic irradiation is completed in the step (2); (4) After the reaction of step (3) above, the method for producing carbon nanotubes coated on the surface of silica, including filtering the carbon nanotubes coated on the surface of silica and removing moisture, and the method The present invention relates to a tire tread rubber composition comprising carbon nanotubes coated on the surface of silica prepared by the present invention and carbon nanotubes coated on the surface of the silica prepared by this method.

고무(rubber)는 받는 힘의 유무에 따라 변형되거나 회복되는 성질이 있어 이러한 고무의 성질을 이용하여 타이어(tire), 컨베이어 벨트(conveyor belt) 및 신발(shose) 등의 다양한 제품에 이용하고 있다.Since rubber is deformed or recovered depending on the force applied, rubber is used in various products such as tires, conveyor belts, and shoes.

고무를 재료로 하는 다양한 제품에 대해 제품의 특성에 맞도록 다양한 첨가제를 사용하고 있다.For various products made of rubber, various additives are used to suit the characteristics of the product.

타이어는 타이어를 구성하는 부위에 따라 여러 가지 서로 다른 특성이 있어야 하는데 지면에 접촉하여 차량의 이동, 제동 등에 직접적인 영향을 미치는 타이어의 트레드 부위는 타이어의 내마모성, 연비에 영향을 주는 회전저항, 그리고 젖은 노면에서 제동성능 등의 특성이 우수해야 한다. Tires should have several different characteristics depending on the parts of the tire. The tread area of the tire that directly touches the ground and directly affects the movement, braking, etc. of the tire has abrasion resistance, rolling resistance that affects fuel economy, and wetness. On the road surface, the characteristics such as braking performance should be excellent.

타이어의 트레드 컴파운드(tread compound)에 사용되는 다양한 첨가제 중에서 타이어 트레드 컴파운드의 내마모성, 강도를 향상시키기 위해 사용하는 보강충진제는 통상적으로 카본블랙(carbon black)이 사용되어 왔으나, 2000년대 초반부터 타이어의 특성 중 연비 및 젖은 노면 제동성능 개선이 중요한 이슈로서 부각되면서 실리카의 사용량이 점차 증가하고 있는 추세이다.Among the various additives used in the tread compound of tires, reinforcing fillers used to improve the wear resistance and strength of the tire tread compound have been commonly used, but carbon black has been used since the early 2000s. As fuel economy and wet road braking performance improves as an important issue, the use of silica is gradually increasing.

2000년대 초반부터 학계 및 산업계에서는 나노재료(nano material)에 대한 잠재성이 인식되어 다양한 적용을 꾀하고 있으며, 재료적 측면에서 표면적이 넓은 나노재료를 적용하여 재료의 보강성을 높인다는 내용이 공통적이 특징이 있다. Since the early 2000s, academia and industry have recognized the potential for nanomaterials and have applied them to various applications.In terms of materials, it is common to apply nanomaterials with a large surface area to enhance the reinforcement of materials. There is this feature.

타이어에 사용되는 첨가제 중에서 나노 재료서는 탄소나노튜브(carbon nano tube, CNT) 및 나노클레이(nano clay)가 검토된 대표적인 재료이다.Among the additives used in tires, the nanomaterial is a representative material in which carbon nanotubes (CNTs) and nanoclays are examined.

본 발명의 발명자는 타이어 트레드의 물성을 향상시키기 위해 연구하던 중 타이어를 제조시 공정성이 하락하지 않으면서 타이어 트레드에 필요한 물성인 내마모 특성, 회전저항 특성 및 젖은 노면 제동력이 향상될 수 있는 하는 재료로서 본 발명인 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법에 의해 제공되는 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 타이어 트레드 고무조성물에 사용시 상기와 같은 타이어 트레드의 특성이 향상됨을 알게 되어 본 발명을 고안하게 되었다.The inventors of the present invention, while researching to improve the properties of the tire tread material that can improve the wear resistance, rotational resistance characteristics and wet road braking force, which are properties required for the tire tread without deteriorating the fairness when manufacturing the tire In the present invention, when the carbon nanotubes coated on the surface of the silica-coated carbon nanotubes provided by the method for producing carbon nanotubes coated on the surface of the silica are used in the tire tread rubber composition, the characteristics of the tire treads are improved. It was devised.

한편 본 발명과 관련된 선행기술로서 대한민국 공개특허공보 2009-0044637호에는 타이어 트레드용 고무 조성물에 카본나노튜브 1?10중량부를 적용하여 분산성을 개선하고, 물성 및 회전저항 특성이 동등 이상을 나타낸다는 것을 특징으로 한다. 그러나 상기 선행기술에서는 트레드 고무조성물이 경화되며, 댐핑 특성이 하락하게 되는데 이는 곧 타이어에서 젖은 노면 특성 및 소음특성이 불리해지게 된다.Meanwhile, Korean Patent Publication No. 2009-0044637 discloses a prior art related to the tire tread rubber composition to improve the dispersibility by applying 1 to 10 parts by weight of carbon nanotubes, and exhibits physical properties and rotational resistance characteristics equal to or higher. It is characterized by. However, in the prior art, the tread rubber composition is cured, and damping properties are reduced, which is disadvantageous in wet tire road surface characteristics and noise characteristics.

또한 대한민국 공개특허공보 2005-0046851호에는 타이어 트레드용 고무조성물에 나노클레이 5?20중량부를 실리카와 동시 적용하는 것을 특징으로 하는데, 이러한 나노클레이의 사용에 의해 분산성, 마모 및 젖은 노면 제동성능을 개선하는 것을 특징으로 한다. 그러나 상기 선행기술에서는 나노클레이를 유기화시키기 위해 사용되는 약품이 고무재료 중 가황을 일으키는 성분과 반응하게 되어 가황 공정 이전에 가황이 되어 버려서 실제 공정 중에 사용이 불가능하게 되는 불량인 스코치 안정성이 떨어지게 된다.In addition, the Republic of Korea Patent Publication No. 2005-0046851 is characterized in that 5 to 20 parts by weight of nanoclays are simultaneously applied to the rubber composition for tire treads with silica, dispersibility, wear and wet road braking performance by the use of such nanoclays. It is characterized by improving. However, in the prior art, the chemical used to organicize the nanoclay reacts with the vulcanizing component of the rubber material, which becomes vulcanized before the vulcanization process, thereby degrading scorch stability, which is a defect that cannot be used during the actual process.

한편 상기에서 언급한 선행기술들은 본 발명의 구성과 대비시 발명의 기술적 특성이 서로 상이하다.
On the other hand, the above-mentioned prior art is different from each other in the technical characteristics of the present invention in comparison with the configuration of the present invention.

본 발명의 목적은 타이어 트레드 고무조성물의 구성 성분으로서 내마모 특성, 회전저항 특성 및 젖은 노면 제동력이 향상될 수 있도록 하는 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a method for producing carbon nanotubes coated with silica to improve wear resistance, rotational resistance and wet road braking force as constituents of the tire tread rubber composition.

본 발명의 다른 목적은 상기에서 언급한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 타이어 트레드 고무조성물의 성분으로 사용하여 내마모 특성, 회전저항 특성 및 젖은 노면 제동력이 향상되는 타이어 트레드 고무조성물을 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to use the carbon nanotubes coated on the surface of the silica-coated carbon nanotubes prepared by the above-described method for producing carbon nanotubes coated on the surface of the silica as a component of a tire tread rubber composition, and to rotate them. It is an object of the present invention to provide a tire tread rubber composition having improved resistance characteristics and wet road braking force.

본 발명의 또 다른 목적은 상기에서 언급한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 포함하는 고무 및 이러한 고무를 타이어 트레드로 포함하는 타이어를 제공하고자 한다.
It is still another object of the present invention to provide a rubber comprising a carbon nanotube coated on a surface of a silica prepared by the above-described method for producing a carbon nanotube coated on a surface of a silica, and a tire including the rubber as a tire tread. To provide.

상기에서 언급한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 (1)탄소나노튜브를 산성용액에 침지시켜 산성용액에 의해 처리된 탄소나노튜브의 pH가 중성이 되도록 수세하고 건조시켜 탄소나노튜브의 표면을 개질하는 단계; (2)상기의 표면이 개질된 탄소나노튜브를 톨루엔(toluene)과 벤질알코올(benzyl alcohol)이 담겨있는 반응기에 넣은 후 워터배쓰(water bath)에 위치시켜 초음파(ultrasonic waves)로 조사하는 단계; (3)상기 (2)단계에서 초음파 조사가 끝난 후 탄소나노튜브를 교반시키면서 규산나트륨(sodium silicate) 수용액을 첨가하여 반응시키는 단계; (4)상기의 (3)단계의 반응이 끝나면 생성된 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 여과하고 수분을 제거하는 단계를 포함하는 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법, 이러한 방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브 및 이러한 방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 포함하는 타이어 트레드 고무조성물을 제공하고자 한다.
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention (1) the carbon nanotubes are immersed in an acidic solution to wash the pH of the carbon nanotubes treated with the acidic solution to neutral and dried to modify the surface of the carbon nanotubes Making; (2) placing the carbon nanotubes having the surface-modified in a reactor containing toluene and benzyl alcohol and placing them in a water bath to irradiate with ultrasonic waves; (3) reacting by adding sodium silicate aqueous solution while stirring the carbon nanotubes after the ultrasonic irradiation is completed in the step (2); (4) After the reaction of step (3) above, the method for producing carbon nanotubes coated on the surface of silica, including filtering the carbon nanotubes coated on the surface of silica and removing moisture, and the method To provide a tire tread rubber composition comprising a carbon nanotube coated on the surface of the silica prepared by the method and a carbon nanotube coated on the surface of the silica prepared by the above method.

본 발명에 의해 내마모 특성, 회전저항 특성 및 젖은 노면 제동력이 향상되는 타이어 트레드 고무조성물, 이러한 고무조성물로 이루어진 고무 및 이러한 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어를 제공할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to provide a tire tread rubber composition having improved wear resistance, rolling resistance, and wet road braking force, a rubber made of such a rubber composition, and a rubber comprising such a rubber composition.

도 1은 본 발명의 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브 제조모식도이다.
도 2는 산성 용액으로 처리한 탄소나노튜브(a)를 나타낸 모식도 및 본 발명의 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브(b)를 나타낸 모식도(模式圖)이다.
Figure 1 is a schematic diagram of the production of carbon nanotubes coated on the surface of the silica of the present invention.
2 is a schematic view showing a carbon nanotube (a) treated with an acidic solution and a carbon nanotube (b) coated with a silica of the present invention.

본 발명은 제1발명으로써 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법을 나타낸다.The present invention shows a method of producing carbon nanotubes coated on a surface of silica as a first invention.

본 발명은 (1)탄소나노튜브를 산성용액에 침지시켜 산성용액에 의해 처리된 탄소나노튜브의 pH가 중성이 되도록 수세하고 건조시켜 탄소나노튜브의 표면을 개질하는 단계;The present invention comprises the steps of: (1) immersing the carbon nanotubes in an acidic solution to wash and dry the pH of the carbon nanotubes treated by the acidic solution to be neutral to modify the surface of the carbon nanotubes;

(2)상기의 표면이 개질된 탄소나노튜브를 톨루엔(toluene)과 벤질알코올(benzyl alcohol)이 담겨있는 반응기에 넣은 후 워터배쓰(water bath)에 위치시켜 초음파(ultrasonic waves)로 조사하는 단계;(2) placing the carbon nanotubes having the surface-modified in a reactor containing toluene and benzyl alcohol and placing them in a water bath to irradiate with ultrasonic waves;

(3)상기 (2)단계에서 초음파 조사가 끝난 후 탄소나노튜브를 교반시키면서 규산나트륨(sodium silicate) 수용액을 첨가하여 반응시키는 단계;(3) reacting by adding sodium silicate aqueous solution while stirring the carbon nanotubes after the ultrasonic irradiation is completed in the step (2);

(4)상기의 (3)단계의 반응이 끝나면 생성된 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 여과하고 수분을 제거하는 단계를 포함하는 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법을 나타낸다.
(4) After the reaction of step (3) above shows a method for producing carbon nanotubes coated on the surface of silica, including filtering the carbon nanotubes coated on the surface of the silica produced and removing moisture.

이하 본 발명의 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법에 대해 각각의 단계에 의해 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, a method of manufacturing carbon nanotubes coated on the surface of silica of the present invention will be described in more detail by each step.

(1)탄소나노튜브의 표면 개질(1) surface modification of carbon nanotubes

본 발명의 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조시 먼저 탄소나노튜브를 산성용액에 침지시켜 산성용액에 의해 처리된 탄소나노튜브의 pH가 중성이 되도록 수세하고 건조시켜 탄소나노튜브의 표면을 개질한다.When manufacturing the carbon nanotubes coated on the surface of silica of the present invention, first, the carbon nanotubes are immersed in an acidic solution, washed with water and dried so that the pH of the carbon nanotubes treated with the acidic solution is neutral, and the surface of the carbon nanotubes is dried. Reform.

상기에서 탄소나노튜브의 표면을 개질시 탄소나노튜브를 황산과 질산이 5:1?1:5의 중량비로 혼합된 산성용액에 12?36시간 동안 침지시켜 산성용액에 의해 처리된 탄소나노튜브의 pH가 6?8의 중성이 되도록 수세하고 건조시켜 탄소나노튜브의 표면을 개질할 수 있다.When the surface of the carbon nanotubes are modified, the carbon nanotubes are immersed in an acid solution mixed with sulfuric acid and nitric acid at a weight ratio of 5: 1 to 1: 5 for 12 to 36 hours, thereby treating the carbon nanotubes. The surface of the carbon nanotubes can be modified by washing with water and drying so that the pH is 6-8.

상기에서 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(single wall carbon nano tube)를 사용할 수 있다.In the carbon nanotubes, single wall carbon nanotubes may be used.

상기에서 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브(multi wall carbon nano tube)를 사용할 수 있다.In the carbon nanotubes, multi-wall carbon nanotubes may be used.

상기에서 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜를 사용할 수 있다.In the carbon nanotubes, single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes may be used.

상기에서 단일벽 탄소나노튜브는 직경이 10?100nm인 것을 사용할 수 있다.The single-wall carbon nanotubes in the above may be used having a diameter of 10 ~ 100nm.

상기에서 다중벽 탄소나노튜브는 직경이 100nm이상, 바람직하게는 100?900nm인 것을 사용할 수 있다. In the above, the multi-walled carbon nanotubes may have a diameter of 100 nm or more, preferably 100 to 900 nm.

상기에서 탄소나노튜브의 표면을 개질시 탄소나노튜브를 황산과 질산이 3:1의 중량비로 혼합된 산성용액에 24시간 동안 침지시켜 산성용액에 의해 처리된 탄소나노튜브의 pH가 7±0.5의 중성이 되도록 수세하고 건조시켜 탄소나노튜브의 표면을 개질 할 수 있다.When the surface of the carbon nanotubes are modified, the carbon nanotubes are immersed in an acid solution mixed with sulfuric acid and nitric acid at a weight ratio of 3: 1 for 24 hours, and the pH of the carbon nanotubes treated with the acid solution is 7 ± 0.5. The surface of the carbon nanotubes can be modified by washing with water and drying to be neutral.

상기에서 건조는 통상의 건조방법을 이용하여 실시할 수 있다. 이때 이러한 건조방법의 일예로서 상온에서 방치하여 자연적으로 건조하는 자연건조, 40?80℃의 열풍으로 건조하는 열풍건조, 0?10℃의 냉풍으로 건조하는 냉풍건조, 원적외선 건조 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 본 발명에서 이러한 건조는 당업자가 적의 선택하여 실시할 수 있으면 족하므로 이하 건조에 대한 자세한 내용은 생략하기로 한다.Drying in the above can be performed using a conventional drying method. At this time, as an example of such a drying method, any one or more selected from natural drying, which is left at room temperature to naturally dry, hot air drying to dry with hot air at 40 to 80 ° C, cold air drying to dry with cold air at 0 to 10 ° C, and far-infrared drying In the present invention, such drying is sufficient if the person skilled in the art can be appropriately selected, so the following detailed description of the drying will be omitted.

상기에서 탄소나노튜브를 산성용액에 침지시켜 산성용액에 의해 탄소나노튜브를 처리하는 것은 탄소나노튜브의 표면에 있는 불순물을 최소화시켜 실리카 전구체와의 탄소나노튜브가 용이하게 반응하여 탄소나노튜브의 표면에 실리카를 형성되도록 하기 위함이다.
The treatment of carbon nanotubes by acidic solution by immersing carbon nanotubes in acidic solution minimizes impurities on the surface of carbon nanotubes so that carbon nanotubes and silica precursors react easily to the surface of carbon nanotubes. This is to form silica in the.

(2)표면이 개질된 탄소나노튜브의 초음파 조사(2) Ultrasonic irradiation of surface-modified carbon nanotubes

상기의 (1)에서 얻은 표면이 개질된 탄소나노튜브를 톨루엔(toluene)과 벤질알코올(benzyl alcohol)이 담겨있는 반응기에 넣은 후 워터배쓰(water bath)에 위치시켜 초음파(ultrasonic waves)로 조사한다.The surface-modified carbon nanotubes obtained in (1) above were placed in a reactor containing toluene and benzyl alcohol, and then placed in a water bath and irradiated with ultrasonic waves. .

상기의 표면이 개질된 탄소나노튜브를 톨루엔과 벤질알코올이 9:1?1:9의 중량비로 담겨있는 반응기에 넣은 후 워터배쓰에 위치시켜 20kHz?100kHz의 초음파로 1?3시간 동안 조사할 수 있다.The surface-modified carbon nanotubes were placed in a reactor containing toluene and benzyl alcohol in a weight ratio of 9: 1 to 1: 9, placed in a water bath, and irradiated with ultrasonic waves of 20 kHz to 100 kHz for 1 to 3 hours. have.

상기의 표면이 개질된 탄소나노튜브를 톨루엔과 벤질알코올이 1:1의 중량비로 담겨있는 반응기에 넣은 후 워터배쓰에 위치시켜 70±5kHz의 초음파로 1.5시간 동안 조사할 수 있다.The surface-modified carbon nanotubes are placed in a reactor containing toluene and benzyl alcohol in a weight ratio of 1: 1, and then placed in a water bath for 1.5 hours with 70 ± 5 kHz ultrasonic waves.

상기에서 탄소나노튜브의 초음파 조사는 상기 (1)에서의 수세, 건조시 탄소나노튜브의 표면에 오염되었을지 모르는 불순물을 제거하기 위해 실시한다.Ultrasonic irradiation of the carbon nanotubes is carried out to remove impurities that may be contaminated on the surface of the carbon nanotubes during washing and drying in (1).

또한 상기에서 탄소나노튜브의 초음파 조사시 용매인 톨루엔에 벤질알콜을 첨가하는 것은 친유성의 탄소나노튜브와 다음 단계에서 첨가하는 친수성의 실리카 전구체와의 파이-파이(π-π) 결합을 생성시켜 탄소나노튜브의 표면에 실리카와의 결합력을 극대화하기 위해 실시할 수 있다.In addition, the addition of benzyl alcohol to the solvent toluene during the ultrasonic irradiation of carbon nanotubes generates a pi-pi (π-π) bond between the lipophilic carbon nanotubes and the hydrophilic silica precursor added in the next step. It can be carried out to maximize the bonding force with silica on the surface of the carbon nanotubes.

상기에서 벤질알코올은 농도가 1?10%인 벤질알코올을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 농도가 1?10%인 벤질알코올을 사용할 수 있다.
In the benzyl alcohol, benzyl alcohol having a concentration of 1 to 10% may be used, and preferably benzyl alcohol having a concentration of 1 to 10% may be used.

(3)표면이 개질되고 초음파를 조사한 탄소나노튜브에 실리카 전구체 첨가(3) Surface modification and addition of silica precursors to carbon nanotubes irradiated with ultrasonic waves

상기의 (2)에서 초음파 조사가 끝난 후 탄소나노튜브를 교반시키면서 실리카 전구체인 규산나트륨(sodium silicate) 수용액을 첨가하여 반응시킨다.After the ultrasonic irradiation in the above (2), while stirring the carbon nanotubes, an aqueous solution of sodium silicate, a silica precursor, is added and reacted.

상기의 (2)에서 초음파 조사가 끝난 후 탄소나노튜브를 500?1000rpm으로 교반시키면서 실리카 전구체인 규산나트륨 수용액을 0.1?0.5L/hr으로 첨가하여 12?48시간 동안 반응시킬 수 있다.After the ultrasonic irradiation in the above (2), while stirring the carbon nanotube at 500 ~ 1000rpm can be reacted for 12-48 hours by adding 0.1 ~ 0.5L / hr aqueous silica silicate solution.

상기의 (2)에서 초음파 조사가 끝난 후 탄소나노튜브를 700rpm으로 교반시키면서 실리카 전구체인 규산나트륨 수용액을 0.3L/hr으로 첨가하여 24시간 동안 반응시킬 수 있다.After the ultrasonic irradiation in the above (2), while stirring the carbon nanotube at 700rpm can be reacted for 24 hours by adding a sodium silicate aqueous solution of 0.3L / hr silica precursor.

상기의 (2)에서 초음파 조사가 끝난 후 탄소나노튜브를 교반시키면서 실리카 전구체인 규산나트륨 수용액을 첨가하여 반응시키는 것을 도 1에 간략히 나타내었다.After the ultrasonic irradiation is completed in (2), the reaction was performed by adding sodium silicate aqueous solution as a silica precursor while stirring the carbon nanotubes.

도 1에서처럼 탄소나노튜브(10)를 교반기(30)와 마그네틱 스티어러(stirrer)(31)을 이용하여 교반시키면서 규산나트륨 수용액(20)을 탄소나노튜브에 첨가하여 반응시킬 수 있다.
As illustrated in FIG. 1, the sodium silicate aqueous solution 20 may be added to the carbon nanotubes while the carbon nanotubes 10 are stirred using the stirrer 30 and the magnetic steerer 31.

(4)실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브 제조(4) Preparation of carbon nanotubes coated on silica surface

상기의 (3)에서 반응이 끝나면 생성된 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 여과하고 수분을 제거함으로써 목적하는 생성물인 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 제조할 수 있다.After the reaction in (3) above, the carbon nanotubes coated on the surface of the produced silica may be filtered and the moisture may be removed to prepare carbon nanotubes coated on the surface of silica.

상기에서 여과는 통상의 여과방법을 이용하여 실시할 수 있으며, 일예로 여과지, 여과장치를 이용하여 실시할 수 있다. 본 발명에서 이러한 여과는 당업자가 적의 선택하여 실시할 수 있으면 족하므로 이하 여과에 대한 자세한 내용은 생략하기로 한다.Filtration in the above can be carried out using a conventional filtration method, for example, can be carried out using a filter paper, a filtration device. In the present invention, such filtration is sufficient if a person skilled in the art can be appropriately selected, so the details of filtration will be omitted below.

상기에서 수분의 제거는 건조방법을 이용하여 실시할 수 있다. 이러한 건조방법은 상기 (1)탄소나노튜브의 표면 개질에서 언급한 건조방법을 사용할 수 있므로 이하 수분의 제거를 위한 건조에 대한 자세한 내용은 생략하기로 한다.
Removal of water in the above can be carried out using a drying method. This drying method may use the drying method mentioned in (1) surface modification of the carbon nanotubes, and thus, details of drying for removing water will be omitted.

본 발명은 제2발명으로써 상기에서 언급한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 포함한다.
The present invention as a second invention includes the carbon nanotubes coated on the surface of the silica prepared by the method for producing carbon nanotubes coated on the surface of the silica mentioned above.

본 발명은 제3발명으로써 상기에서 언급한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 용도를 포함한다.The present invention as a third invention includes the use of the carbon nanotubes coated on the surface of the silica prepared by the method for producing carbon nanotubes coated on the surface of the silica mentioned above.

본 발명은 상기에서 언급한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 용도로서 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 포함하는 타이어 트레드 고무조성물을 나타낸다.The present invention is a tire tread rubber comprising carbon nanotubes coated on a surface of silica as a use of carbon nanotubes coated on a surface of the silica prepared by the method for producing carbon nanotubes coated on the surface of silica. The composition is shown.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 상기에서 언급한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 포함하는 타이어 트레드 고무조성물을 나타낸다.In the tire tread rubber composition, the tire tread rubber composition comprising the carbon nanotubes coated on the surface of the silica prepared by the above-described method for producing carbon nanotubes coated on the surface of the silica is shown.

본 발명은 타이어 트레드 고무조성물에 있어서, 원료고무 100중량부에 대하여 상기에서 언급한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브 10?100중량부를 포함하는 타이어 트레드 고무조성물을 나타낸다.In the present invention, in the tire tread rubber composition, 10 to 100 weight of carbon nanotubes coated on the surface of silica prepared by the method for producing carbon nanotubes coated on the surface of silica as described above with respect to 100 parts by weight of the raw material rubber The tire tread rubber composition containing a part is shown.

상기에서 원료고무는 종래 타이어 트레드 고무조성물에서 원료고무로 사용할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.In the above, the raw material rubber can be used as long as it can be used as the raw material rubber in the conventional tire tread rubber composition.

상기에서 원료고무는 천연고무를 단독으로 사용할 수 있다.In the above, the raw material rubber may be used alone.

상기에서 원료고무는 합성고무를 단독으로 사용할 수 있다.In the above, the raw material rubber may be used alone.

상기에서 원료고무는 천연고무와 합성고무가 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.In the above raw material rubber may be used a mixed rubber mixed with natural rubber and synthetic rubber.

상기에서 원료고무는 천연고무와 합성고무가 5?95 : 5?95의 중량비로 혼합된 혼합고무를 사용할 수 있다.In the above raw material rubber, natural rubber and synthetic rubber may be mixed rubber mixed in a weight ratio of 5 to 95: 5 to 95.

상기에서 합성고무는 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 변성 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무(BR), 변성 부타디엔 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌고무, 에피클로로하이드린고무, 불소고무, 실리콘고무, 니트릴고무, 수소화된 니트릴고무, 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 변성 니트릴 부타디엔 고무, 클로린네이티드 폴리에틸렌고무, 스티렌에틸렌부틸렌스티렌(SEBS)고무, 에틸렌프로필렌고무, 에틸렌프로필렌디엔(EPDM)고무, 하이팔론고무, 클로로프렌고무, 에틸렌비닐아세티에트고무, 아크릴고무, 히드린고무, 비닐벤질클로라이드스티렌부타디엔고무, 브로모메틸스티렌부틸고무, 말레인산스티렌부타디엔고무, 카르복실산스티렌부타디엔고무, 에폭시이소프렌고무, 말레인산에틸렌프로필렌고무, 카르복실산니트릴부타디엔고무 및 BIMS(brominated polyisobutyl isoprene-co-paramethyl styrene)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
Synthetic rubber is styrene butadiene rubber (SBR), modified styrene butadiene rubber, butadiene rubber (BR), modified butadiene rubber, chlorosulfonated polyethylene rubber, epichlorohydrin rubber, fluorine rubber, silicone rubber, nitrile rubber, hydrogenated Nitrile rubber, nitrile butadiene rubber (NBR), modified nitrile butadiene rubber, chlorinated polyethylene rubber, styrene ethylene butylene styrene (SEBS) rubber, ethylene propylene rubber, ethylene propylene diene (EPDM) rubber, hypalon rubber, chloroprene rubber, Ethylene vinyl acetate rubber, acrylic rubber, hydrin rubber, vinyl benzyl chloride styrene butadiene rubber, bromomethyl styrene butyl rubber, maleic acid styrene butadiene rubber, carboxylic acid styrene butadiene rubber, epoxy isoprene rubber, maleic acid ethylene propylene rubber, carbon Nitric acid butadiene rubber and brominated polyisobutyl isoprene-c o-paramethyl styrene) may be used any one or more selected from the group.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 보강충진제로서 상기에서 언급한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 원료고무 100중량부에 대하여 10?100중량부를 사용할 수 있다.The tire tread rubber composition of the present invention is a carbon nanotube coated on the surface of silica prepared by the method of producing carbon nanotubes coated on the surface of silica as a reinforcing filler, based on 100 parts by weight of raw rubber. 100 parts by weight can be used.

본 발명에서 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 원료고무 100중량부에 대하여 10중량부 미만을 사용하면 보강충진제로서의 역할이 미미하고, 100중량부를 초과하여 사용하면 보강충진제로서의 역할에 대한 뚜렷한 효과의 상승이 없고 물성이 감소할 우려가 있어, 본 발명에서 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 원료고무 100중량부에 대하여 10?100중량부를 사용하는 것이 좋다.
In the present invention, when the carbon nanotube coated on the surface of silica is less than 10 parts by weight based on 100 parts by weight of raw rubber, the role as a reinforcing filler is insignificant, and when it is used in excess of 100 parts by weight, the effect as a reinforcing filler is obvious. There is a possibility that there is no increase in the physical properties, and in the present invention, it is preferable to use 10 to 100 parts by weight of carbon nanotubes coated on the surface of silica with respect to 100 parts by weight of the raw material rubber.

본 발명에서 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브 이외에 제2의 보강충진제로서 카본블랙(carbon black), 실리카(silica), 탄산칼슘(calcium carbonate), 산화티탄(titanium dioxide), 클레이(clay), 층상실리케이트(layered silicate), 중석(tungsten), 탈크(Talc), 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(syndiotactic-1,2-polybutadiene, SPB), 판상흑연의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 추가로 더 포함할 수 있다.In the present invention, carbon black, silica, calcium carbonate, titanium dioxide, clay, clay, as the second reinforcing filler in addition to the carbon nanotubes coated on the surface of silica Add one or more selected from the group of layered silicate, tungsten, talc, syndiotactic-1,2-polybutadiene (SPB), and plate graphite. It may further include.

상기에서 제2의 보강충진제는 원료고무 100중량부에 대하여 5?60중량부를 사용할 수 있다.The second reinforcing filler may be used 5 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the raw material rubber.

상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가 135?145g/kg, DBP 흡착가 125?135ml/100g, 착색도 125?130%인 것을 사용할 수 있다.In the above carbon iodine adsorption 135-145g / kg, DBP adsorption 125-135ml / 100g, it can be used a color of 125-130%.

상기에서 카본블랙은 요오드 흡착가 140g/kg, DBP 흡착가 130ml/100g, 착색도 127%인 것을 사용할 수 있다.In the carbon black, iodine adsorption is 140g / kg, DBP adsorption is 130ml / 100g, the coloration of 127% can be used.

상기에서 실리카는 BET 표면적이 110?250㎡/g인 것을 사용할 수 있다.In the above, the silica may use a BET surface area of 110 ~ 250 m 2 / g.

상기에서 실리카는 표면이 실란트리올(silanetriol)로 처리된 실리카를 사용할 수 있다.In the silica, the surface of the silica treated with silanetriol (silanetriol) can be used.

상기에서 표면이 실란트리올로 처리된 실리카는 BET 표면적이 110?250㎡/g인 실리카의 표면에 실란트리올이 실리카 중량 대비 5?50% 처리된 것을 사용할 수 있다.In the above-described process, the silica treated with the silane triol may be a silane triol treated with 5 to 50% of the silica weight on the surface of silica having a BET surface area of 110 to 250 m 2 / g.

상기에서 층상실리케이트는 층간 간격이 0.1?10nm인 것을 사용할 수 있다.In the above, the layered silicate may be used as the interlayer spacing of 0.1 ~ 10nm.

상기에서 층상실리케이트는 두께(d)에 대한 평면폭(l)의 비를 나타낸 편평비(aspect ratio, l/d)가 5 이상인 것을 사용할 수 있다.In the above-described layered silicate, an aspect ratio (l / d) representing a ratio of the plane width l to the thickness d may be 5 or more.

상기에서 층상실리케이트는 편평비가 5?100인 것을 사용할 수 있다.In the above, the layered silicate may have a flat ratio of 5 to 100.

상기에서 층상실리케이트는 양이온 교환반응 및/또는 음이온 교환반응이 가능한 천연 층상실리케이트를 사용할 수 있다.The layered silicate may be a natural layered silicate capable of cation exchange reaction and / or anion exchange reaction.

상기에서 층상실리케이트는 양이온 교환반응 및/또는 음이온 교환반응이 가능한 합성 층상실리케이트를 사용할 수 있다.The layered silicate may be a synthetic layered silicate capable of cation exchange and / or anion exchange reaction.

상기에서 층상실리케이트는 양이온기를 갖는 물질 및/또는 음이온기를 갖는 물질로 유기화 처리된 유기화 층상실리케이트를 사용할 수 있다.The layered silicate may be an organic layered silicate organically treated with a material having a cationic group and / or a material having an anionic group.

상기에서 층상실리케이트는 몬모릴로나이트(montmorillonite), 사포나이트(saponite), 헥토라이트(hectorite), 렉토나이트(rectorite), 버미큘라이트(vermiculite), 마이카(mica), 일라이트(illite), 카올린나이트(kaolinite), 소디움 몬모릴로나이트(sodium montmorillonite, Na-MMT) 및 클로이지트 15A(Cloisite 15A)의 군으로부터 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.The layered silicates are montmorillonite, saponite, hectorite, hectorite, rectorite, vermiculite, mica, illite, kaolinite, and kaolinite. Any one selected from the group of sodium montmorillonite (Na-MMT) and claisite 15A can be used.

상기에서 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)은 직경 0.01?0.1㎛이고, 비표면적이 80?90m2/g인 것을 사용할 수 있다.In the above syndiotactic-1,2-polybutadiene (SPB) has a diameter of 0.01 ~ 0.1㎛, it can be used that the specific surface area of 80 ~ 90m 2 / g.

상기에서 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)은 직경 1?10㎛이고, 비표면적이 100?120m2/g인 것을 사용할 수 있다.In the above syndiotactic-1,2-polybutadiene (SPB) is a diameter of 1 ~ 10㎛, it can be used a specific surface area of 100 ~ 120m 2 / g.

상기에서 판상흑연은 입자크기가 0.1?20㎛인 것을 사용할 수 있다.Plate graphite may be used in the above particle size of 0.1 ~ 20㎛.

상기에서 판상흑연은 층간 간격이 0.1?10nm인 것을 사용할 수 있다.In the above, the plate graphite may be one having an interlayer spacing of 0.1 to 10 nm.

상기에서 판상흑연은 두께(d)에 대한 평면폭(l)의 비를 나타낸 편평비(aspect ratio, l/d)가 5 이상인 것을 사용할 수 있다.In the above, the plate graphite may be one having an aspect ratio (l / d) of 5 or more indicating the ratio of the plane width l to the thickness d.

상기에서 판상흑연은 편평비가 5?100인 것을 사용할 수 있다.In the above, the plate graphite may have a flat ratio of 5 to 100.

상기에서 판상흑연은 입자크기가 0.1?20㎛, 층간 간격이 0.1?10nm, 편평비가 5?100인 것을 사용할 수 있다.In the above, the plate graphite may have a particle size of 0.1 to 20 μm, an interlayer spacing of 0.1 to 10 nm, and a flat ratio of 5 to 100.

상기에서 판상흑연은 하기 (가)단계 및 (나)단계로부터 얻은 것을 사용할 수 있다.Plate graphite in the above can be used from the following (a) and (b) step.

(가)흑연을 황산과 질산이 1:9?9:1의 중량비로 혼합된 혼합용액에 투입하여 침지시키는 단계,(A) immersing the graphite in a mixed solution of sulfuric acid and nitric acid in a weight ratio of 1: 9-9:

(나)침지 후 수세하고 건조한 흑연을 700?900℃에서 1?5분 동안 가열하는 단계.(B) washing and washing the dried graphite at 700-900 ° C. for 1-5 minutes after immersion.

상기 (가)단계에서 침지는 60?80℃에서 10?48시간 동안, 바람직하게는 70℃에서 10시간 동안 침지하여 판상흑연 층간에 상기 황산의 -SO42 - 이온 또는 질산의 -NO3 - 이온이 삽입되도록 한다.
Immersion in the step (A) is immersed for 10 to 48 hours at 60 ~ 80 ℃, preferably for 10 hours at 70 ℃ to -SO4 2 - ion of sulfuric acid or -NO 3 - ion of nitric acid between the plate graphite layer To be inserted.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 상기에서 보강충진제로서 실리카 및/또는 실란트리올로 표면 처리된 실리카를 사용하는 경우 이들의 분산성을 향상시키기 위해 실리카 분산제로서 커플링제를 원료고무 100중량부에 대하여 0.5?10중량부를 사용할 수 았다.When the tire tread rubber composition of the present invention uses the silica surface-treated with silica and / or silane triol as the reinforcing filler, the coupling agent is used as a silica dispersant to 100 parts by weight of the raw material rubber in order to improve their dispersibility. 0.5-10 parts by weight could be used.

상기에서 커플링제는 통상의 실란 커플링제를 사용할 수 있으며, 이러한 실란 커플링제의 일예로 감마 머캅토 프로필 다이 펜타에톡시 트리데카옥시 에톡시 실란(gamma mercapto propyl di-penta-ethoxy tridecaoxy ethoxy silane) 또는 비스 트리실릴 프로필 테트라설파이드(bis trisilyl propyl tetrasulfide, TESPT)을 사용할 수 있다.In the above coupling agent, a conventional silane coupling agent may be used, and as an example of such a silane coupling agent, gamma mercapto propyl di-penta-ethoxy tridecaoxy ethoxy silane or Bis trisilyl propyl tetrasulfide (TESPT) can be used.

상기에서 커플링제는 다이메틸 아미노 에탄올(Dimethyl amino ethanol, DMAE), 헥사메틸다이실라잔(Hexamethyldisilazane, HMDZ)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
The coupling agent may be any one or more selected from the group of dimethyl amino ethanol (DMAE) and hexamethyldisilazane (HMDZ).

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 상기에서 보강충진제로서 실리카 및/또는 실란트리올로 표면 처리된 실리카를 사용하는 경우 이들의 분산성을 향상시키기 위해 실리카 분산조제를 원료고무 100중량부에 대하여 0.1?5중량부를 사용할 수 있다. When the tire tread rubber composition of the present invention uses the silica surface-treated with silica and / or silane triol as the reinforcing filler as described above, a silica dispersion aid is added in an amount of 0.1 to 100 parts by weight based on the raw material rubber. 5 parts by weight may be used.

상기의 실리카 분산조제는 하이드로카본(hydrocarbon), 아연 솝(Zn soap) 및 필러(filler)가 혼합된 혼합물을 사용할 수 있다.The silica dispersion aid may be a mixture of hydrocarbon, zinc soap (zn soap) and filler (filler) is mixed.

상기의 실리카 분산조제는 탄소수가 1 내지 10개인 하이드로카본; 아연 솝; 및 유리섬유(glass fiber), 규석, 목분, 초크(chalk)의 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 필러;가 1?8:1?8:1?8의 중량비로 혼합된 혼합물을 사용할 수 있다.The silica dispersion aid is a hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms; Zinc 솝; And a mixture of one or more fillers selected from the group consisting of glass fibers, silica, wood powder, chalk, etc., in a weight ratio of 1-8: 1-8: 1-8.

상기의 실리카 분산조제에서 하이드로카본은 사슬모양 하이드로카본 및/또는 고리모양 하이드로카본을 사용할 수 있다.
In the silica dispersion aid, the hydrocarbon may be a chain hydrocarbon and / or a cyclic hydrocarbon.

본 발명의 타이어 트레드 고무조성물은 상기에서 언급한 원료고무, 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브, 제2의 보강충진제, 실리카 분산제, 실리카 분산조제 이외에 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 보강충진제, 활성제, 노화방지제, 공정유, 가류제, 가류촉진제와 같은 각종 첨가제를 필요에 따라 적의 선택하여 소정의 함량으로 사용할 수 있다. 그러나 이들은 종래 타이어 트레드 고무조성물에 사용되는 일반적인 성분으로서 본원발명의 필수 구성성분이 아니므로 이하 자세한 내용은 생략하기로 한다.
The tire tread rubber composition of the present invention is a reinforcing filler and activator used in conventional tire tread rubber compositions in addition to the above-mentioned raw rubber, carbon nanotubes coated with silica, a second reinforcing filler, a silica dispersing agent, and a silica dispersing aid. Various additives such as anti-aging agents, process oils, vulcanizing agents, and vulcanization accelerators may be appropriately selected and used in predetermined amounts as necessary. However, these are general components used in conventional tire tread rubber compositions, and thus are not essential components of the present invention, and thus the detailed descriptions thereof will be omitted.

본 발명은 제4발명으로써 상기에서 언급한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 용도로서 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 포함하는 타이어 트레드 고무를 나타낸다.The present invention as a fourth invention uses the carbon nanotubes coated on the surface of the silica prepared by the above-described method for producing carbon nanotubes coated on the surface of silica, including carbon nanotubes coated on the surface of silica. Tire tread rubber.

본 발명은 제4발명으로써 상기에서 언급한 제3발명인 타이어 트레드 고무조성물로 이루어진 타이어 트레드 고무를 나타낸다.
The present invention represents a tire tread rubber composed of the tire tread rubber composition of the third invention mentioned above as a fourth invention.

본 발명은 제5발명으로써 상기에서 언급한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 용도로서 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 포함하는 타이어 트레드 고무를 트레드로 하는 타이어를 나타낸다. According to the fifth aspect of the present invention, there is provided a carbon nanotube coated on a surface of silica prepared by the above-described method for preparing carbon nanotubes coated on silica, including carbon nanotubes coated on a surface of silica. The tire tread to which the rubber | gum is a tread is shown.

본 발명은 제5발명으로써 상기에서 언급한 제4발명인 타이어 트레드 고무를 트레드로 포함하는 타이어를 나타낸다. The present invention represents a tire comprising as a tread a tire tread rubber of the fourth invention mentioned above as a fifth invention.

상기에서 타이어는 자동차용 타이어, 버스용 타이어, 트럭용 타이어, 항공기용 타이어, 오토바이용 타이어 중에서 선택된 어느 하나를 나타낸다.
The tire represents any one selected from a tire for an automobile, a tire for a bus, a tire for a truck, an tire for an aircraft, and a tire for a motorcycle.

본 발명의 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법 및 이의 용도에 있어서, 다양한 성분, 함량 등의 조건에 의해 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법 및 이의 용도를 적용한바, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기에서 언급한 조건의 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법 및 이의 용도가 바람직함을 알 수 있었다.
In the method for producing the carbon nanotubes coated on the surface of the silica of the present invention and its use, the method for producing the carbon nanotubes coated on the silica by the conditions of various components, contents and the like, and the use thereof, In order to achieve the object of the present invention, it was found that the method for producing carbon nanotubes coated on the surface of silica under the above-mentioned conditions and the use thereof are preferable.

이하 본 발명의 내용을 다음의 실시예, 비교예 및 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the content of the present invention will be described by the following examples, comparative examples and test examples. However, these are not limited to the scope of the present invention by these as an embodiment of the present invention.

<실시예 1> 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조<Example 1> Preparation of carbon nanotubes coated on the surface of silica

(1)탄소나노튜브를 황산과 질산이 3:1의 중량비로 혼합된 산성용액에 24시간 동안 침지시킨 후 상기 산성용액으로 처리된 탄소나노튜브의 pH가 중성(7±0.5)이 되도록 수세하고 50℃의 열풍으로 건조시켜 탄소나노튜브의 표면을 개질하였다.(1) The carbon nanotubes were immersed in an acidic solution mixed with sulfuric acid and nitric acid at a weight ratio of 3: 1 for 24 hours, and washed with a neutral pH of the carbon nanotubes treated with the acidic solution (7 ± 0.5). The surface of the carbon nanotubes was modified by drying with hot air at 50 ° C.

(2)상기의 표면이 개질된 탄소나노튜브를 톨루엔과 50% 농도의 벤질알코올이 1:1의 중량비로 담겨있는 반응기에 넣은 후 워터배쓰에 위치시켜 70±5kHz의 초음파로 1.5시간 동안 조사하였다.(2) The surface-modified carbon nanotubes were placed in a reactor containing toluene and 50% benzyl alcohol in a weight ratio of 1: 1, placed in a water bath, and irradiated with ultrasonic waves of 70 ± 5 kHz for 1.5 hours. .

(3)상기 (2)단계 초음파 조사가 끝난 후 도 1과 같이 탄소나노튜브를 700rpm으로 교반시키면서 규산나트륨 수용액을 0.3L/hr으로 첨가하여 24시간 동안 반응시켰다.(3) After the ultrasonic irradiation was completed in step (2), the sodium silicate aqueous solution was added at 0.3 L / hr while stirring the carbon nanotube at 700 rpm as shown in FIG.

(4)상기의 (3)단계 반응이 끝나면 반응물을 여과하고 수분을 제거하여 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 제조하였다.(4) After the reaction in step (3), the reaction product was filtered and water was removed to prepare carbon nanotubes coated on silica surfaces.

한편 상기에서 제조한 실리카(21)가 표면에 코팅된 탄소나노튜브(10)의 모식도를 도 2(b)에 나타내었으며, 도 2(a)는 산성 용액으로 처리한 탄소나노튜브(10)를 나타낸 모식도이다.
Meanwhile, a schematic diagram of the carbon nanotubes 10 coated on the surface of the silica 21 prepared above is shown in FIG. 2 (b), and FIG. 2 (a) shows the carbon nanotubes 10 treated with an acidic solution. It is a schematic diagram shown.

<실시예 2><Example 2>

스티렌 부타디엔 고무(SBR1721)를 원료고무로 하고, 상기 원료고무 100중량부에 대하여 상기 실시예 1에서 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브 45중량부, 산화아연(ZnO) 3중량부, 스테아린산(stearic acid) 2중량부, 노화방지제로서 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민(상품명:Kumanox-13) 2중량부를 밴버리 믹서에 넣고 배합하여 고무배합물을 얻었다.Styrene butadiene rubber (SBR1721) as a raw material rubber, 45 parts by weight of carbon nanotubes coated with silica prepared in Example 1 on the surface of 100 parts by weight of the raw material rubber, 3 parts by weight of zinc oxide (ZnO), stearic acid (stearic acid) 2 parts by weight, 2 parts by weight of N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine (trade name: Kumanox-13) as an anti-aging agent in a Banbury mixer and blended Got.

상기의 고무배합물에 가류제로서 유황 1.8중량부, 제1가류촉진제로서 N-시클로헥실-2-벤조티아졸-설펜아마이드(CZ) 1.8중량부 및 제2가류촉진제로서 N,N-디페닐구아니딘(DPG) 0.5중량부를 첨가하고 160℃에서 25분 동안 가류시켜 고무를 제조하였다.1.8 parts by weight of sulfur as a vulcanizing agent, 1.8 parts by weight of N-cyclohexyl-2-benzothiazole-sulfenamide (CZ) as a vulcanizing agent, and N, N-diphenylguanidine as a second vulcanizing accelerator to the rubber compound (DPG) 0.5 parts by weight was added and vulcanized at 160 ° C. for 25 minutes to prepare a rubber.

하기 표 1에 실시예 2의 고무조성을 나타내었다.
Table 1 shows the rubber composition of Example 2.

<비교예 1>Comparative Example 1

스티렌 부타디엔 고무(SBR1721)를 원료고무로 하고, 상기 원료고무 100중량부에 대하여 상기 카본블랙 70중량부, 산화아연(ZnO) 3중량부, 스테아린산(stearic acid) 2중량부, 노화방지제로서 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민(상품명:Kumanox-13) 2중량부를 밴버리 믹서에 넣고 배합하여 고무배합물을 얻었다.Styrene butadiene rubber (SBR1721) as a raw material rubber, 70 parts by weight of carbon black, 3 parts by weight of zinc oxide (ZnO), 2 parts by weight of stearic acid, N- as an anti-aging agent based on 100 parts by weight of the raw material rubber 2 parts by weight of (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine (trade name: Kumanox-13) was placed in a Banbury mixer and blended to obtain a rubber compound.

상기의 고무배합물에 가류제로서 유황 1.8중량부, 제1가류촉진제로서 N-시클로헥실-2-벤조티아졸-설펜아마이드(CZ) 1.8중량부 및 제2가류촉진제로서 N,N-디페닐구아니딘(DPG) 0.5중량부를 첨가하고 160℃에서 25분 동안 가류시켜 고무를 제조하였다.1.8 parts by weight of sulfur as a vulcanizing agent, 1.8 parts by weight of N-cyclohexyl-2-benzothiazole-sulfenamide (CZ) as a vulcanizing agent, and N, N-diphenylguanidine as a second vulcanizing accelerator to the rubber compound (DPG) 0.5 parts by weight was added and vulcanized at 160 ° C. for 25 minutes to prepare a rubber.

상기에서 카본블랙은 DBP표면적이 114㎡/g이며 CTAB은 96㎡/g인 것을 사용하였다.In the above, carbon black had a DBP surface area of 114 m 2 / g and a CTAB of 96 m 2 / g.

하기 표 1에 비교예 1의 고무조성을 나타내었다.
Table 1 shows the rubber composition of Comparative Example 1.

<비교예 2>Comparative Example 2

카본블랙 70중량부 대신 탄소나노튜브 70중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 고무를 제조하였다.A rubber was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that 70 parts by weight of carbon nanotubes were used instead of 70 parts by weight of carbon black.

상기에서 탄소나노튜브는 직경이 100nm인 다중벽 카본나노튜브를 사용하였다.In the carbon nanotubes, a multi-walled carbon nanotube having a diameter of 100 nm was used.

하기 표 1에 비교예 2의 고무조성을 나타내었다.
Table 1 shows the rubber composition of Comparative Example 2.

<비교예 3>&Lt; Comparative Example 3 &

카본블랙 70중량부 대신 탄소나노튜브 45중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 고무를 제조하였다.A rubber was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that 45 parts by weight of carbon nanotubes were used instead of 70 parts by weight of carbon black.

상기에서 탄소나노튜브는 직경이 100nm인 다중벽 카본나노튜브를 사용하였다.In the carbon nanotubes, a multi-walled carbon nanotube having a diameter of 100 nm was used.

하기 표 1에 비교예 2의 고무조성을 나타내었다.Table 1 shows the rubber composition of Comparative Example 2.

실시예 2 및 비교예 1-3의 조성(단위:중량부)Composition (unit: parts by weight) of Example 2 and Comparative Examples 1-3 구분division 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 실시예 2Example 2 원료고무(SBR17211 ))Raw rubber (SBR1721 1 ) ) 100100 100100 100100 100100 카본블랙2 ) Carbon Black 2 ) 7070 -- -- -- 탄소나노튜브3 ) Carbon Nanotubes 3 ) -- 7070 4545 -- 탄소나노튜브-실리카*Carbon Nanotubes-Silica * -- -- -- 4545 산화아연Zinc oxide 33 33 33 33 스테아린산Stearic acid 22 22 22 22 노방제4 ) Firefighters 4 ) 22 22 22 22 가류제(황)Vulcanizing (sulfur) 1.81.8 1.81.8 1.81.8 1.81.8 가류촉진제15 ) Curing accelerators 1 5 ) 1.81.8 1.81.8 1.81.8 1.81.8 가류촉진제26 ) Curing accelerator 2 6 ) 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5

1) SBR1721: 스타이렌 40.5%, 부타디엔 59.5% 1) SBR1721: Styrene 40.5%, Butadiene 59.5%

2) 카본블랙: DBP표면적이 114㎡/g이며 CTAB은 96㎡/g을 나타내는 카본블랙 2) Carbon black: Carbon black with DBP surface area of 114㎡ / g and CTAB of 96㎡ / g

3) 탄소나노튜브: 직경이 100nm인 Multi wall 탄소나노튜브3) Carbon nanotubes: Multi-walled carbon nanotubes with a diameter of 100nm

4) 노화방지제: N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민(Kumanox-13)4) Antioxidant: N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine (Kumanox-13)

5) 가류촉진제1: N-사이클로헥실-2-벤조티아졸-설페나마이드(CZ)5) Vulcanization accelerator 1: N-cyclohexyl-2-benzothiazole-sulfenamide (CZ)

6) 가류촉진제2: N,N-디페닐구아니딘(DPG)6) Vulcanization accelerator 2: N, N-diphenylguanidine (DPG)

*탄소나노튜브-실리카 : 실시예 1에서 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브
* Carbon Nanotubes-Silica: Carbon nanotubes coated on the surface of silica prepared in Example 1

<시험예 1>&Lt; Test Example 1 >

상기 실시에 2 및 비교예 1-3에서 제조한 각각의 고무시편에 대해 ASTM 관련 규정에 따라 경도, 젖은 노면에서의 제동력(0℃ tanδ), 회전저항 특성(70℃ tanδ), 마모특성(DIN 마모시험) 등의 물성을 측정하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다. For each rubber specimen prepared in Example 2 and Comparative Examples 1-3, hardness, braking force (0 ° C tanδ), rolling resistance property (70 ° C tanδ), and abrasion property (DIN) according to ASTM-related regulations Abrasion test) and the physical properties are measured and the results are shown in Table 2 below.

실시예 2 및 비교예 1-3의 물성Physical Properties of Example 2 and Comparative Examples 1-3 구분division 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 실시예 2Example 2 경도Hardness 100100 158158 101101 102102 0℃ tanδ0 ℃ tanδ 0.860.86 0.620.62 0.800.80 0.920.92 70℃ tanδ70 ℃ tanδ 0.180.18 0.190.19 0.120.12 0.090.09 DIN 마모 (g)DIN wear (g) 0.1520.152 0.1320.132 0.1240.124 0.1110.111

* 경도는 지수로 표현하였으며, 비교예 1의 고무 시편 경도값을 100으로 하였을 때 환산환 수치로서 수치가 높을수록 경도가 우수함을 의미한다. * The hardness is expressed in exponential, when the rubber specimen hardness value of Comparative Example 1 is 100, the higher the conversion value, the higher the hardness.

* 0℃ tanδ는 GABO 시험기에 의해서 측정되며 11Hz로 측정한 결과이다. 젖은 노면 제동성능의 인덱스로 사용되며, 수치가 높을수록 젖은 노면 제동성능이 우수함을 의미한다.* 0 ° C tanδ is measured by GABO tester and 11Hz. Used as an index of wet road braking performance, the higher the value, the better the wet road braking performance.

* 70℃ tanδ는 GABO 시험기에 의해서 측정되며 11Hz로 측정한 결과이다. 회전저항성능의 인덱스로 사용되며, 수치가 낮을수록 회전저항성능이 우수함을 의미한다.* 70 ℃ tanδ is measured by GABO tester and is measured by 11Hz. Used as an index of rotational resistance performance, the lower the value, the better the rotational resistance performance.

* DIN 마모 시험은 타이어 마모 예측을 위해 평가하는 항목으로서 수치가 낮을수록 마모특성이 우수함을 의미한다.
* DIN wear test evaluates tire wear prediction. The lower the value, the better the wear characteristics.

상기 표 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 고무의 첨가되는 성분으로 탄소나노튜브(비교예 2,3)를 사용하면 카본블랙(비교예 1)을 사용한 경우보다 경도가 상승하고 마모특성이 상승하나 젖은 노면 제동 성능(0℃ tanδ)가 하락하는 특성을 보인다. 그러나 본 발명의 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 적용한 경우(실시예 2)는 젖은 노면 제동 성(0℃ tanδ)능, 회전저항 성능(70℃ tanδ) 및 마모특성이 모두 향상되었음을 알 수 있었다.
As can be seen from the results of Table 2, when carbon nanotubes (Comparative Examples 2 and 3) are used as the components to be added to rubber, the hardness is increased and the wear characteristics are higher than those of carbon black (Comparative Examples 1). However, wet road surface braking performance (0 ° C tanδ) decreases. However, in the case of applying the carbon nanotubes coated on the surface of the silica of the present invention (Example 2), it can be seen that wet road surface braking performance (0 ° C. tanδ), rotational resistance performance (70 ° C. tanδ) and wear characteristics were all improved. there was.

<실시예 3><Example 3>

천연고무를 원료고무로 하고, 상기 원료고무 100중량부에 대하여 상기 실시예 1에서 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브 60중량부, 표면이 실란트리올로 처리된 실리카 15중량부, 실란커플링제로서 비스 트리실릴 프로필 테트라설파이드(bis trisilyl propyl tetrasulfide, TESPT) 3중량부, 실리카 분산조제로서 하이드로카본(hydrocarbon), 아연 솝(Zn soap) 및 필러(filler)가 1:1:1의 중량비로 혼합된 혼합물 1.5중량부, 산화아연(ZnO) 3중량부, 스테아린산(stearic acid) 2중량부, 노화방지제로서 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민(상품명:Kumanox-13) 2중량부를 밴버리 믹서에 넣고 배합하여 고무배합물을 얻었다.60 parts by weight of carbon nanotubes coated on the surface of silica prepared in Example 1, and 15 parts by weight of silica treated with silane triol based on 100 parts by weight of natural rubber as raw material rubber 3 parts by weight of bis trisilyl propyl tetrasulfide (TESPT) as a coupling agent, and a hydrocarbon, zinc Zn soap, and filler as a silica dispersion aid in a weight ratio of 1: 1: 1. 1.5 parts by weight of the mixture, 3 parts by weight of zinc oxide (ZnO), 2 parts by weight of stearic acid, N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine as an antioxidant (Brand name: Kumanox-13) 2 weight part was put into Banbury mixer and mix | blended, and the rubber compound was obtained.

상기의 고무배합물에 가류제로서 유황 1.8중량부, 가류촉진제로서 N-시클로헥실-2-벤조티아졸-설펜아마이드(CZ) 1.8중량부를 첨가하고 160℃에서 25분 동안 가류시켜 고무를 제조하였다.To the rubber compound, 1.8 parts by weight of sulfur as a vulcanizing agent and 1.8 parts by weight of N-cyclohexyl-2-benzothiazole-sulfenamide (CZ) as a vulcanization accelerator were added and vulcanized at 160 ° C. for 25 minutes to prepare a rubber.

상기에서 표면이 실란트리올로 처리된 실리카는 BET 표면적이 120±5㎡/g인 실리카의 표면에 실란트리올이 실리카 중량 대비 30% 처리된 것을 사용하였다.As described above, the silica treated with the silane triol used a silane triol treated 30% of the silica weight on the surface of silica having a BET surface area of 120 ± 5 m 2 / g.

상기에서 실리카 분산조제 성분중에서 하이트로카본은 탄소수가 10개인 사슬모양 하이드로카본을 사용하였고, 필러는 유리섬유(glass fiber)를 사용하였다.
Among the silica dispersion aid components, the high carbon used a chain-shaped hydrocarbon having 10 carbon atoms, and the filler used glass fiber.

<실시예 4><Example 4>

원료고무로서 천연고무 50중량부, 스티렌 부타디엔 고무(SBR1721) 50중량부로 이루어진 원료고무 100중량부를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 고무를 제조하였다.
A rubber was manufactured in the same manner as in Example 3, except that 100 parts by weight of the raw material rubber consisting of 50 parts by weight of natural rubber and 50 parts by weight of styrene butadiene rubber (SBR1721) was used as the raw material rubber.

<실시예 5><Example 5>

천연고무 50중량부, 스티렌 부타디엔 고무(SBR1721) 50중량부로 이루어진 원료고무 100중량부에 대하여 상기 실시예 1에서 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브 60중량부, 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB) 15중량부, 실란커플링제로서 감마 머캅토 프로필 다이 펜타에톡시 트리데카옥시 에톡시 실란(gamma mercapto propyl di-penta-ethoxy tridecaoxy ethoxy silane) 3.5중량부, 실리카 분산조제로서 하이드로카본(hydrocarbon), 아연 솝(Zn soap) 및 필러(filler)가 1:1:1의 중량비로 혼합된 혼합물 1.5중량부, 산화아연(ZnO) 3중량부, 스테아린산(stearic acid) 2중량부, 노화방지제로서 N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민(상품명:Kumanox-13) 2중량부를 밴버리 믹서에 넣고 배합하여 고무배합물을 얻었다.50 parts by weight of natural rubber, 50 parts by weight of styrene butadiene rubber (SBR1721), based on 100 parts by weight of the raw material rubber, the silica nanoparticles coated on the surface of the carbon nanotube 60 parts by weight, syndiotactic-1,2 15 parts by weight of polybutadiene (SPB), 3.5 parts by weight of gamma mercapto propyl di-penta-ethoxy tridecaoxy ethoxy silane as a silane coupling agent, 1.5 parts by weight of a mixture of carbon, zinc soap and filler in a weight ratio of 1: 1: 1, 3 parts by weight of zinc oxide (ZnO), 2 parts by weight of stearic acid, As an antioxidant, 2 parts by weight of N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine (trade name: Kumanox-13) was placed in a Banbury mixer and blended to obtain a rubber compound.

상기의 고무배합물에 가류제로서 유황 1.8중량부, 제1가류촉진제로서 N-시클로헥실-2-벤조티아졸-설펜아마이드(CZ) 1.8중량부를 첨가하고 160℃에서 25분 동안 가류시켜 고무를 제조하였다.1.8 parts by weight of sulfur as a vulcanizing agent and 1.8 parts by weight of N-cyclohexyl-2-benzothiazole-sulfenamide (CZ) were added to the rubber compound as a vulcanizing agent and vulcanized at 160 ° C. for 25 minutes to prepare a rubber. It was.

상기에서 신디오탁틱-1,2-폴리부타디엔(SPB)은 직경 1?10㎛이고, 비표면적이 100?120m2/g인 것을 사용하였다.In the above syndiotactic-1,2-polybutadiene (SPB) was used a diameter of 1 ~ 10㎛, a specific surface area of 100 ~ 120m 2 / g.

상기에서 실리카 분산조제 성분중에서 하이트로카본은 탄소수가 10개인 사슬모양 하이드로카본을 사용하였고, 필러는 70±2메쉬(mesh)의 목재 입자인 목분(wood flour)을 사용하였다.
Among the silica dispersion aid components, the high-carbon used a chain-shaped hydrocarbon having 10 carbon atoms, and the filler used wood flour, which is a wooden particle of 70 ± 2 mesh.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. It will be understood that the present invention can be changed.

본 발명에 의해 제공되는 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브에 대한 용도로서 내마모 특성, 회전저항 특성 및 젖은 노면 제동력이 향상되는 타이어 트레드 고무조성물, 이러한 고무조성물로 이루어진 고무 및 이러한 고무조성물로 이루어진 고무를 포함하는 타이어를 제공할 수 있어 타이어 관련 산업의 발전에 이바지할 수 있을 뿐만 아니라 보다 크게는 자동차 관련 산업의 발전에도 기여할 수 있어 산업상 이용가능성이 있다.
A silica tread rubber composition having improved wear resistance, rolling resistance, and wet road braking force as a use for a silica coated carbon nanotube provided by the present invention, and a rubber composed of such a rubber composition and a rubber composition The rubber-containing tires can be provided, which not only contributes to the development of the tire-related industry, but also contributes to the development of the automobile-related industry.

10 : 탄소나노튜브
20 : 규산나트륨 수용액
21 : 실리카
30 : 교반기
31 : 마그네틱 스티어러(stirrer)
10: carbon nanotube
20: sodium silicate aqueous solution
21: silica
30: stirrer
31: magnetic steerer

Claims (6)

(1)탄소나노튜브를 산성용액에 침지시켜 산성용액에 의해 처리된 탄소나노튜브의 pH가 중성이 되도록 수세하고 건조시켜 탄소나노튜브의 표면을 개질하는 단계;
(2)상기의 표면이 개질된 탄소나노튜브를 톨루엔(toluene)과 벤질알코올(benzyl alcohol)이 담겨있는 반응기에 넣은 후 워터배쓰(water bath)에 위치시켜 초음파(ultrasonic waves)로 조사하는 단계;
(3)상기 (2)단계에서 초음파 조사가 끝난 후 탄소나노튜브를 교반시키면서 규산나트륨(sodium silicate) 수용액을 첨가하여 반응시키는 단계;
(4)상기의 (3)단계의 반응이 끝나면 생성된 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 여과하고 수분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법.
(1) immersing the carbon nanotubes in an acidic solution, washing with water and drying the pH of the carbon nanotubes treated with the acidic solution to be neutral to modify the surface of the carbon nanotubes;
(2) placing the carbon nanotubes having the surface-modified in a reactor containing toluene and benzyl alcohol and placing them in a water bath to irradiate with ultrasonic waves;
(3) reacting by adding sodium silicate aqueous solution while stirring the carbon nanotubes after the ultrasonic irradiation is completed in the step (2);
(4) After the reaction of step (3) is completed, the production of silica coated carbon nanotubes comprising the step of filtering the carbon nanotubes coated on the surface of the silica and removing water Way.
제1항에 있어서,
(1)탄소나노튜브를 황산과 질산이 5:1?1:5의 중량비로 혼합된 산성용액에 12?36시간 동안 침지시켜 강산으로 처리된 탄소나노튜브의 pH가 6?8의 중성이 되도록 수세하고 건조시켜 탄소나노튜브의 표면을 개질하는 단계;
(2)상기의 표면이 개질된 탄소나노튜브를 톨루엔과 벤질알코올이 9:1?1:9의 중량비로 담겨있는 반응기에 넣은 후 워터배쓰에 위치시켜 20kHz?100kHz의 초음파로 1?3시간 동안 조사하는 단계;
(3)상기 (2)단계 초음파 조사가 끝난 후 탄소나노튜브를 500?1000rpm으로 교반시키면서 규산나트륨 수용액을 0.1?0.5L/hr으로 첨가하여 1?3시간 동안 반응시키는 단계;
(4)상기의 (3)단계 반응이 끝나면 생성된 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 여과하고 수분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브의 제조방법.
The method of claim 1,
(1) The carbon nanotubes were immersed in an acid solution mixed with sulfuric acid and nitric acid at a weight ratio of 5: 1 to 1: 5 for 12 to 36 hours so that the pH of the carbon nanotubes treated with strong acid was 6 to 8 neutral. Washing with water and drying to modify the surface of the carbon nanotubes;
(2) The carbon nanotubes with the surface modified are placed in a reactor containing toluene and benzyl alcohol in a weight ratio of 9: 1 to 1: 9, and then placed in a water bath for 1 to 3 hours using ultrasonic waves of 20 kHz to 100 kHz. Investigating;
(3) adding the sodium silicate aqueous solution at 0.1 to 0.5 L / hr while stirring the carbon nanotubes at 500 to 1000 rpm after the ultrasonic irradiation is completed in the step (2) to react for 1 to 3 hours;
(4) the method of producing carbon nanotubes coated on the surface of silica, characterized in that it comprises the step of filtering the carbon nanotubes coated on the surface of the silica produced on the surface and removing water after the reaction of step (3). .
청구항 제1항 또는 제2항의 방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브.A carbon nanotube coated on a surface of silica prepared by the method of claim 1. 타이어 트레드 고무조성물에 있어서,
원료고무 100중량부에 대하여 청구항 제1항 또는 제2항의 방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브 10?100중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 트레드 고무조성물.
In the tire tread rubber composition,
A tire tread rubber composition comprising 10 to 100 parts by weight of carbon nanotubes coated on a surface of silica prepared by the method of claim 1 with respect to 100 parts by weight of raw rubber.
청구항 제1항 또는 제2항의 방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 포함하는 타이어 트레드 고무.A tire tread rubber comprising carbon nanotubes coated on a surface of silica prepared by the method of claim 1. 청구항 제1항 또는 제2항의 방법에 의해 제조한 실리카가 표면에 코팅된 탄소나노튜브를 포함하는 타이어 트레드 고무를 트레드로 하는 타이어.A tire comprising a tread of a tire tread rubber comprising carbon nanotubes coated on a surface of silica prepared by the method of claim 1.
KR1020100112257A 2010-11-11 2010-11-11 Manufacturing method for coated silica on surface of carbon nano tube and application thereof KR101268378B1 (en)

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