KR20150130779A - The preparing method of silica-polybutadiene composite material and the silica-polybutadiene composite material thereby - Google Patents

The preparing method of silica-polybutadiene composite material and the silica-polybutadiene composite material thereby Download PDF

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Abstract

The present invention provides a method for preparing a silica-polybutadiene composite material which comprises the following steps: preparing polybutadiene modified with a waste vegetable oil (step 1); and adding the polybutadiene modified with the waste vegetable oil and silica to an organic solvent (step 2). The silica-polybutadiene composite material according to the present invention modifies the polybutadiene with the waste vegetable oil, and thus improves affinity with the silica. As described above, the method for preparing the silica-polybutadiene composite material of the present invention adds the polybutadiene, modified with the waste vegetable oil, and the silica to the organic solvent and stirs the same, and thus more uniformly disperses the silica. The obtained silica-polybutadiene composite material is capable of: reducing emission of carbon dioxide by using the waste vegetable oil; and improving physical properties of the composite material by the uniformly dispersed silica.

Description

실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 실리카-폴리부타디엔 복합재료{The preparing method of silica-polybutadiene composite material and the silica-polybutadiene composite material thereby}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silica-polybutadiene composite material and a silica-polybutadiene composite material,

본 발명은 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 실리카-폴리부타디엔 복합재료에 관한 것으로, 상세하게는 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a process for producing a silica-polybutadiene composite material and a silica-polybutadiene composite material produced thereby, and more particularly to a process for producing a silica-polybutadiene composite material comprising polybutadiene modified with a waste vegetable oil .

타이어 제조 등으로 사용되는 고무 복합재료에는 보강성 충진제로 카본블랙 또는 실리카를 사용하고 있다. 전통적인 보강성 충진제로 카본블랙을 사용하였으나, 자동차의 배출가스에 의한 환경오염을 줄이기 위한 일환으로 타이어의 회전저항을 감소시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그 중 하나가 카본블랙 대신 실리카를 보강성 충진제로 사용하는 것이다. 이와 같이 실리카를 보강성 충진제로 사용하는 실리카-고무 복합재료는 카본블랙-고무 복합재료에 비해 회전저항을 줄일 수 있음은 물론이고 제동능력도 향상시킬 수 있다.
Carbon black or silica is used as a reinforcing filler in rubber composite materials used for tire manufacturing and the like. Carbon black was used as a conventional reinforcing filler. However, studies have been actively carried out to reduce the rotation resistance of a tire in order to reduce environmental pollution caused by automobile exhaust gas. One of them is silica, instead of carbon black, It is used as a filler. The silica-rubber composite material using silica as a reinforcing filler can reduce the rolling resistance and improve the braking ability as compared with the carbon black-rubber composite material.

그러나, 실리카 표면에는 수많은 실란올기가 존재하기 때문에 실리카 집합체 간의 상호작용이 매우 강해 비극성인 고무에서 쉽게 분산되지 않는다. 이러한 특성으로 인해 실리카-고무 복합재료는 카본블랙-고무 복합재료에 비해 가교반응 속도가 느리고 가교밀도도 낮은 문제가 있다.
However, since there are numerous silanol groups on the silica surface, the interaction between the silica aggregates is so strong that they are not easily dispersed in the non-polar rubber. Due to these properties, the silica-rubber composite material has a lower crosslinking reaction rate and lower crosslinking density than the carbon black-rubber composite material.

이와 같이, 고무 복합재료에서 보강성 충진제의 분산 정도는 물성을 좌우하는 중요한 요소이고 보강성 충진제의 효율적인 분산은 생산성과 직결된다. 실리카-고무 복합재료가 우수한 특성을 나타내기 위해서는 반드시 실리카가 고무 내에서 집합체 수준으로 고르게 분산되어야 한다.
As described above, the degree of dispersion of the reinforcing filler in the rubber composite material is an important factor that affects the physical properties, and the efficient dispersion of the reinforcing filler is directly related to the productivity. In order for silica-rubber composites to exhibit excellent properties, the silica must be evenly dispersed to the aggregate level within the rubber.

실리카의 분산을 향상시키기 위하여 실리카를 표면처리하여 사용하거나, 극성기가 도입된 고무를 사용하거나, 실리카 용 분산제를 사용하는 등 다양한 방법이 개발되고 있다. 현재 주로 사용하고 있는 방법은 실란 커플링제를 사용하여 실리카의 표면을 개질시키는 방법과 스티렌 부타디엔 고무(SBR)에서 1,2-유닛을 도입하여 실리카와의 친화력을 향상시키는 방법이다. 예를 들어, 실란 커플링제로는 대표적으로 bis-(3-(triethoxysilyl)-propyl)-tetrasulfide(TESPT)를 가장 많이 사용한다.
Various methods have been developed, such as the use of surface treatment of silica to improve the dispersion of silica, the use of a rubber having a polar group introduced therein, or the use of a silica dispersant. Currently, the most commonly used method is a method of modifying the surface of silica using a silane coupling agent and a method of introducing 1,2-units in styrene butadiene rubber (SBR) to improve the affinity with silica. For example, bis- (3- (triethoxysilyl) -propyl) -tetrasulfide (TESPT) is the most commonly used silane coupling agent.

한편, 산업기술의 진보와 함께 화석자원인 석유의 대량소비가 진행된 결과, 지구온난화와 화석자원 의존의 한계가 커다란 문제로서 대두되고 있고, 이들을 해결할 수단으로서, 석유로 대표되는 유한자원으로부터 재생 가능한 순환형 자원인 바이오매스로 원료를 전환하는 기술개발이 에너지재료 분야에서 크게 요구되고 있다. 그러나, 바이오매스 기반 소재는 원료수급, 물성 및 내열성 등 피할 수 없는 여러 가지 임계성능을 극복하지 않으면 부품소재로서 응용이 가능하지 않다. 따라서 부품으로 응용 가능한 적합한 물성의 소재를 제조하는 기술이 중요하다고 할 수 있다.
On the other hand, as a result of the progress of industrial technology and mass consumption of petroleum, which is a fossil resource, the limitations of global warming and dependence on fossil resources are emerging as big problems. As means for solving these problems, Technology for converting raw materials into biomass, which is a biomass resource, has been greatly demanded in the field of energy materials. However, biomass-based materials can not be applied as component materials unless they overcome various inevitable critical performances such as raw material supply and demand, physical properties and heat resistance. Therefore, it can be said that the technology for manufacturing materials with suitable physical properties applicable to parts is important.

이에, 본 발명자들은 실리카-폴리부타디엔 복합재료에 대하여 연구하던 중, 폴리부타디엔을 폐식물성 오일로 개질하여 실리카와의 친화성을 향상시키고, 이를 유기 용매에서 교반하여 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 제조하는 방법을 개발하였으며, 이에 따라 제조되는 실리카-폴리부타디엔 복합재료는 폐식물성 오일을 사용하기 때문에 친환경적이며, 폴리부타디엔에 균일하게 실리카를 분산시킬 수 있어 복합재료의 물성을 향상시킬 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
The inventors of the present invention have been studying a silica-polybutadiene composite material in order to improve the affinity with silica by modifying polybutadiene with a waste vegetable oil and stirring it in an organic solvent to produce a silica-polybutadiene composite material The present inventors have discovered that the silica-polybutadiene composite material to be produced is eco-friendly because it uses waste vegetable oil and that the silica can be uniformly dispersed in the polybutadiene to improve the physical properties of the composite material, Thus completing the present invention.

본 발명의 목적은 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법 및 이에 따라 제조되는 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 제공하는 데 있다.
It is an object of the present invention to provide a process for producing a silica-polybutadiene composite material and a silica-polybutadiene composite material produced thereby.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object,

폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 준비하는 단계(단계 1); 및Preparing a polybutadiene modified with a waste vegetable oil (step 1); And

상기 단계 1에서 준비된 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔과 실리카를 유기 용매에 첨가하여 교반하는 단계(단계 2);를 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법을 제공한다.
And a step (Step 2) of adding polybutadiene modified with waste vegetable oil prepared in Step 1 and silica to an organic solvent and stirring the mixture (Step 2).

또한, 본 발명은In addition,

상기의 제조방법으로 제조되고, 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 제공한다.
The present invention provides a silica-polybutadiene composite material comprising the polybutadiene prepared by the above-described method and modified with a waste vegetable oil.

나아가, 본 발명은Further,

상기의 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 포함하는 고무 배합물을 몰드 내에 주입하고, 상기 몰드 내에서 상기 고무 배합물을 가황시키는 것을 포함하는 고무 성형품의 제조방법을 제공한다.
Injecting a rubber compound comprising the silica-polybutadiene composite into a mold, and vulcanizing the rubber compound in the mold.

본 발명에 따른 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법은 폴리부타디엔을 폐식물성 오일로 개질하여 실리카와의 친화성을 향상시킬 수 있으며, 이와 같이 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 실리카와 함께 유기 용매에 첨가하여 교반함으로써 실리카를 더욱 균일하게 분산시킬 수 있다. 이에 따라 제조되는 실리카-폴리부타디엔 복합재료는 폐식물성 오일을 사용하기 때문에 이산화탄소 배출을 저감시킬 수 있으며, 균일하게 분산된 실리카로 인해 복합재료의 물성이 향상되는 효과가 있다.
The process for producing the silica-polybutadiene composite material according to the present invention can improve the affinity with silica by modifying the polybutadiene with a waste vegetable oil. In this way, the polybutadiene modified with the waste vegetable oil is reacted with silica in an organic solvent And stirred to disperse silica more uniformly. The silica-polybutadiene composite material thus produced can reduce the carbon dioxide emission because of the use of the waste vegetable oil, and the physical properties of the composite material are improved by the uniformly dispersed silica.

도 1은 본 발명에 따른 제조예 1 및 제조예 2에서 제조된 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔 및 폴리부타디엔을 적외선 분광 분석법(FT-IR)로 분석한 그래프이고;
도 2는 본 발명에 따른 제조예 1 및 제조예 2에서 제조된 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔 및 폴리부타디엔을 핵자기 공명 분광법(H-NMR)로 분석한 그래프이고;
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이고;
도 4는 본 발명에 따른 실시예 2, 실시예 3, 비교예 2 및 비교예 3에서 제조된 고무 배합물의 기계적 물성을 나타낸 그래프이다.
1 is a graph of infrared spectroscopy (FT-IR) analysis of polybutadiene and polybutadiene modified with waste vegetable oil prepared in Production Example 1 and Production Example 2 according to the present invention;
FIG. 2 is a graph showing nuclear magnetic resonance spectroscopy (H-NMR) analysis of polybutadiene and polybutadiene modified with waste vegetable oil prepared in Production Example 1 and Production Example 2 according to the present invention;
3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the silica-polybutadiene composite material prepared in Example 1 and Comparative Example 1 according to the present invention;
4 is a graph showing mechanical properties of the rubber compound prepared in Example 2, Example 3, Comparative Example 2 and Comparative Example 3 according to the present invention.

본 발명은The present invention

폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 준비하는 단계(단계 1); 및Preparing a polybutadiene modified with a waste vegetable oil (step 1); And

상기 단계 1에서 준비된 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔과 실리카를 유기 용매에 첨가하여 교반하는 단계(단계 2);를 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법을 제공한다.
And a step (Step 2) of adding polybutadiene modified with waste vegetable oil prepared in Step 1 and silica to an organic solvent and stirring the mixture (Step 2).

이하, 본 발명에 따른 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법에 대하여 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the method for producing the silica-polybutadiene composite material according to the present invention will be described in detail for each step.

먼저, 본 발명에 따른 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법에 있어서, 단계 1은 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 준비하는 단계이다.First, in the method for producing a silica-polybutadiene composite material according to the present invention, step 1 is a step of preparing polybutadiene modified with a waste vegetable oil.

상기 단계 1에서는 폴리부타디엔을 폐식물성 오일로 개질하여 폴리부타디엔의 실리카와의 친화성을 향상시킬 수 있으며, 폐고무 처리시 발생하는 이산화탄소를 저감시킬 수 있고, 타이어에 적용하는 경우 회전 저항(rolling resistance) 등이 향상되는 효과가 있다.
In the above step 1, the polybutadiene may be modified into a waste vegetable oil to improve the affinity of the polybutadiene with silica, and the carbon dioxide generated when the waste rubber is treated can be reduced. When applied to a tire, the rolling resistance ) And the like are improved.

구체적으로, 상기 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 준비하는 단계 1은, 일례로써,Specifically, Step 1 of preparing the polybutadiene modified with the waste vegetable oil is, for example,

부타디엔 모노머(butadiene monomer) 및 개시제를 유기 용매에 첨가하고, 중합반응을 수행하여 폴리부타디엔을 포함하는 반응물을 제조하는 단계(단계 a); 및Adding a butadiene monomer and an initiator to an organic solvent, and performing a polymerization reaction to prepare a reaction product comprising polybutadiene (step a); And

상기 단계 a에서 제조된 반응물에 폐식물성 오일을 첨가하여 커플링 반응을 수행하는 단계(단계 b);를 포함하는 음이온 중합법으로 수행될 수 있다.
(B) adding a waste vegetable oil to the reactant prepared in step (a) and performing a coupling reaction (step (b)).

상기 음이온 중합법은 분자량을 쉽게 조절할 수 있고 고분자의 미세 구조까지 제어할 수 있어 고분자인 폴리부타디엔과 폐식물성 오일을 효율적으로 합성시킬 수 있다.
The anionic polymerization method can easily control the molecular weight and control the microstructure of the polymer, so that the polybutadiene, which is a polymer, and the waste vegetable oil can be efficiently synthesized.

먼저, 상기 단계 a는 부타디엔 모노머(butadiene monomer) 및 개시제를 유기 용매에 첨가하고, 중합반응을 수행하여 폴리부타디엔을 포함하는 반응물을 제조하는 단계이다.
First, step (a) is a step of adding a butadiene monomer and an initiator to an organic solvent, and performing a polymerization reaction to prepare a reactant containing polybutadiene.

상기 단계 a의 개시제는 n-부틸리튬(n-butyllithium), 테트라-부틸 리튬(tetra-butyllithium) 등을 사용할 수 있다.
The initiator of step a may be n-butyllithium, tetra-butyllithium, or the like.

또한, 상기 단계 a의 유기 용매는 부타디엔 모노머와 개시제를 용해시킬 수 있는 용매이면 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 일례로써 사이클로헥산(cyclohexane), 헵탄(heptane), 헥산(hexane) 및 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran) 등을 사용할 수 있다.
The organic solvent used in step (a) is not limited as long as it is a solvent capable of dissolving the butadiene monomer and the initiator, and examples thereof include cyclohexane, heptane, hexane, and tetrahydrofuran ) Can be used.

이때, 상기 단계 a에서 추가로 극성첨가제를 첨가할 수 있다. 일례로써, 극성첨가제로 THF를 첨가하게 되면, 음이온 중합에서 루이스 염기(Lewis base, a-Ligand)로 작용하여 개시 후 반대이온(counter ion)인 리튬 이온과 킬레이트 형태로 상호 반응하여 뭉쳐있는 음이온들을 분산시켜 주는 역할을 한다. 결과적으로 비극성 용매에서 중합속도를 증가시키는 역할을 하며 또한 음이온 중합에서 큰 변수로서 작용할 수 있다.
At this time, the polar additive may be further added in step a. As an example, when THF is added as a polar additive, it acts as a Lewis base (a-Ligand) in anionic polymerization and interacts with lithium ions, which are counter ions, in the form of a chelate to form aggregated anions It serves to disperse. As a result, it plays a role of increasing the polymerization rate in the nonpolar solvent and can act as a large variable in the anionic polymerization.

또한, 상기 단계 a의 중합반응은 50 내지 130 ℃의 온도에서 20 내지 60 분 동안 수행되는 것이 바람직하다. 상기 단계 a의 중합반응이 50 ℃의 온도 미만에서 수행되는 경우에는 부타디엔 모노머 및 개시제가 반응하여 중합반응이 시작되기 어려운 문제가 있으며, 130 ℃의 온도를 초과하여 수행되는 경우에는 반응성이 높아져 실험 중에 안전성에 문제가 있다. In addition, it is preferable that the polymerization reaction of step (a) is carried out at a temperature of 50 to 130 DEG C for 20 to 60 minutes. When the polymerization reaction of step (a) is carried out at a temperature lower than 50 ° C., there is a problem that the butadiene monomer and the initiator react with each other and the polymerization reaction is difficult to start. When the polymerization is carried out at a temperature exceeding 130 ° C., There is a problem with safety.

나아가, 상기 단계 a의 중합반응이 20 분 미만으로 수행되는 경우에는 미반응 물질이 과량 형성되어 원하는 분자량을 얻지 못하는 문제가 있으며, 60 분을 초과하여 수행되는 경우에는 이미 반응을 완료하였기 때문에 바람직하지 못하다.
Further, when the polymerization reaction of step (a) is carried out for less than 20 minutes, an unreacted material is excessively formed and a desired molecular weight can not be obtained. When the polymerization reaction is carried out for more than 60 minutes, Can not do it.

다음으로, 상기 단계 b는 상기 단계 a에서 제조된 반응물에 폐식물성 오일을 첨가하여 커플링 반응을 수행하는 단계이다.Next, step (b) is a step of adding a waste vegetable oil to the reactant prepared in step (a) to perform a coupling reaction.

구체적으로, 음이온 중합은 정지반응 및 사슬전달 반응이 없기 때문에 단량체가 모두 소비된 후에도 성장하는 사슬 말단에 탄소 음이온(Carbanion)이 존재하게 된다. 이때, 폐식물성 오일을 이용하여 커플링 반응을 수행할 수 있다.Specifically, since anionic polymerization does not have a stopping reaction and a chain transfer reaction, a carbon anion (Carbanion) is present at the growing chain terminal even after the monomer is completely consumed. At this time, a coupling reaction can be performed using a waste vegetable oil.

일례로써, 폐식물성 오일로 에폭시화 대두유(epoxidized soybean oil)를 사용하는 경우, 폴리부타디엔의 말단에 있는 탄소 음이온이 트리글리세리드(triglyceride)의 에스테르 기(ester group)의 a-carbon을 공격하는 친핵성 첨가반응(nucleophlic addition reaction)에 의하여 폴리부타디엔이 트리글리세리드와 결합을 할 수 있다.
For example, when an epoxidized soybean oil is used as a waste vegetable oil, the carbon anion at the end of the polybutadiene is added to a nucleophilic additive that attacks the a-carbon of the ester group of the triglyceride The polybutadiene can bind to triglycerides by a nucleophilic addition reaction.

이때, 상기 단계 b에서 첨가되는 폐식물성 오일의 함량은 폴리부타디엔 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10.0 중량부인 것이 바람직하다. 만약, 상기 단계 b에서 첨가되는 폐식물성 오일의 함량이 폴리부타디엔 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 미만일 경우에는 폐식물성 오일로 폴리부타디엔을 개질하기 어려운 문제가 있으며, 10.0 중량부를 초과하는 경우에는 과량의 폐식물성 오일이 미반응 물질로 남는 문제가 있다.
At this time, the content of the waste vegetable oil added in the step b is preferably 0.1 to 10.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the polybutadiene. If the content of the waste vegetable oil added in the step b is less than 0.1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the polybutadiene, it is difficult to modify the polybutadiene with the waste vegetable oil. When the amount exceeds 10.0 parts by weight, There is a problem that the waste vegetable oil remains unreacted material.

상기와 같이, 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 준비할 수 있으며,As described above, polybutadiene modified with a waste vegetable oil can be prepared,

상기 단계 1의 폐식물성 오일은 에폭시화 대두유(epoxidized soybean oil), 해바라기유 및 팜유 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
The vegetable oil of step 1 may be epoxidized soybean oil, sunflower oil, and palm oil, but is not limited thereto.

또한, 상기 단계 1에서 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔의 분자량은 50,000 내지 100,000 g/mol인 것이 바람직하다. 만약, 상기 단계 1에서 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔의 분자량이 50,000 g/mol 미만일 경우에는 폐식물성 오일과 폴리부타디엔의 커플링 반응이 이루어지지 않는 문제가 있으며, 100,000 g/mol을 초과하는 경우에는 추후 고무 성형품을 제조하는 경우에 가공성이 부족한 문제가 있다.
The molecular weight of the polybutadiene modified with the waste vegetable oil in step 1 is preferably 50,000 to 100,000 g / mol. If the molecular weight of the polybutadiene modified with the waste vegetable oil in the step 1 is less than 50,000 g / mol, the coupling reaction of the waste vegetable oil and the polybutadiene is not performed. If the molecular weight exceeds 100,000 g / mol There is a problem that the processability is insufficient when the rubber molded product is manufactured later.

나아가, 상기 단계 1의 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔은, 구체적인 일례로써 에폭시화 대두유로 개질된 폴리부타디엔일 수 있다.
Further, the polybutadiene modified with the waste vegetable oil of step 1 above may be polybutadiene modified with an epoxidized soybean oil as a specific example.

다음으로, 본 발명에 따른 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 준비된 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔과 실리카를 유기 용매에 첨가하여 교반하는 단계이다.Next, in the method for producing a silica-polybutadiene composite material according to the present invention, Step 2 is a step of adding polybutadiene modified with waste vegetable oil prepared in Step 1 and silica to an organic solvent and stirring.

본 발명에 따른 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법은 상기 단계 2와 같이 상기 단계 1에서 준비된 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔과 실리카를 유기 용매에 첨가하여 교반하는 용액혼합법(solution mixing)을 사용하여 실리카를 균일하게 분산시킬 수 있다.
The method for producing a silica-polybutadiene composite material according to the present invention is characterized in that, as in step 2, solution mixing is performed by adding polybutadiene modified with waste vegetable oil prepared in step 1 and silica to an organic solvent and stirring It is possible to uniformly disperse silica.

구체적으로, 상기 단계 2의 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔은 액상으로 유기 용매에 첨가될 수 있다. 상기 단계 1에서 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 준비함에 있어서, 일례로써 음이온 중합법으로 제조된 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔은 액상으로 존재할 수 있으며, 이러한 액상의 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔은 유기 용매에서 실리카와 혼합하는 것이 용이하다.
Specifically, the polybutadiene modified with the waste vegetable oil in step 2 may be added to the organic solvent in a liquid phase. In preparing the polybutadiene modified with the waste vegetable oil in the step 1, the polybutadiene modified with the waste vegetable oil prepared by the anionic polymerization method may exist in the form of a liquid. The polybutadiene modified with the liquid vegetable oil Butadiene is easily mixed with silica in an organic solvent.

이때, 상기 단계 2의 유기 용매는 사이클로헥산(cyclohexane), 헵탄(hepthane), 헥산(hexane) 및 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 일례로써, 사이클로헥산과 헵탄을 9 : 1의 부피비로 혼합하여 사용할 수 있다.
The organic solvent of step 2 may be cyclohexane, hepthane, hexane, tetrahydrofuran, or the like, but is not limited thereto. For example, cyclohexane, heptane, 9: 1 by volume.

또한, 상기 단계 2에서 첨가되는 실리카의 함량은 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔 100 중량부에 대하여 15 내지 50 중량부인 것이 바람직하다. 만약, 상기 단계 2에서 첨가되는 실리카의 함량이 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔 100 중량부에 대하여 15 중량부 미만일 경우에는 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 물성이 감소하는 문제가 있으며, 50 중량부를 초과하는 경우에도 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 물성이 감소하는 문제가 있다.
The amount of silica added in step 2 is preferably 15 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of polybutadiene modified with waste vegetable oil. If the amount of silica added in step 2 is less than 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the polybutadiene modified with the waste vegetable oil, there is a problem that the physical properties of the silica-polybutadiene composite material decrease, There is a problem that the physical properties of the silica-polybutadiene composite material are also reduced.

나아가, 본 발명은Further,

상기의 제조방법으로 제조되고, 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 제공한다.
The present invention provides a silica-polybutadiene composite material comprising the polybutadiene prepared by the above-described method and modified with a waste vegetable oil.

본 발명에 따른 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료는 폴리부타디엔을 폐식물성 오일로 개질하여 실리카와의 친화성이 향상된 폴리부타디엔을 포함함으로써 실리카가 균일하게 분산되어 있다. 또한, 본 발명에 따른 실리카-폴리부타디엔 복합재료는 폐식물성 오일을 사용하기 때문에 이산화탄소 배출을 저감시킬 수 있으며, 균일하게 분산된 실리카로 인해 복합재료의 물성이 향상되는 효과가 있다.
The silica-polybutadiene composite material containing the polybutadiene modified with the waste vegetable oil according to the present invention contains polybutadiene improved in affinity with silica by modifying the polybutadiene with a waste vegetable oil so that the silica is uniformly dispersed . In addition, since the silica-polybutadiene composite material according to the present invention uses waste vegetable oil, the carbon dioxide emission can be reduced, and the physical properties of the composite material can be improved by the uniformly dispersed silica.

본 발명에 따른 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료에 있어서, 상기 폐식물성 오일은 에폭시화 대두유(epoxidized soybean oil), 해바라기유 및 팜유 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
In the silica-polybutadiene composite material containing the polybutadiene modified with the waste vegetable oil according to the present invention, the waste vegetable oil may be, but is not limited to, epoxidized soybean oil, sunflower oil and palm oil .

본 발명에 따른 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료에 있어서, 상기 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔의 분자량은 50,000 내지 100,000 g/mol인 것이 바람직하다. 만약, 상기 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔의 분자량이 50,000 g/mol 미만일 경우에는 폐식물성 오일과 폴리부타디엔의 커플링 반응이 이루어지지 않는 문제가 있으며, 100,000 g/mol을 초과하는 경우에는 추후 고무 성형품을 제조하는 경우에 가공성이 부족한 문제가 있다.
In the silica-polybutadiene composite material comprising the polybutadiene modified with the waste vegetable oil according to the present invention, the molecular weight of the modified polybutadiene modified with the waste vegetable oil is preferably 50,000 to 100,000 g / mol. If the molecular weight of the polybutadiene modified with the waste vegetable oil is less than 50,000 g / mol, the coupling reaction between the waste vegetable oil and the polybutadiene will not be performed. If the molecular weight exceeds 100,000 g / mol, There is a problem that workability is insufficient when a molded article is produced.

본 발명에 따른 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료에 있어서, 상기 실리카-폴리부타디엔 복합재료에서 실리카의 함량은 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔 100 중량부에 대하여 15 내지 50 중량부인 것이 바람직하다. 만약, 상기 실리카-폴리부타디엔 복합재료에서 실리카의 함량이 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔 100 중량부에 대하여 15 중량부 미만일 경우에는 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 물성이 감소하는 문제가 있으며, 50 중량부를 초과하는 경우에도 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 물성이 감소하는 문제가 있다.
In the silica-polybutadiene composite material comprising the polybutadiene modified with the waste vegetable oil according to the present invention, the content of silica in the silica-polybutadiene composite material is preferably 15 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the polybutadiene modified with the waste vegetable oil. To 50 parts by weight. If the content of silica in the silica-polybutadiene composite material is less than 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the polybutadiene modified with the waste vegetable oil, there is a problem that the physical properties of the silica-polybutadiene composite material are reduced. There is a problem that the physical properties of the silica-polybutadiene composite material are reduced.

또한, 본 발명은In addition,

상기의 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 포함하는 고무 배합물을 제공한다.
And a rubber blend comprising the silica-polybutadiene composite material.

본 발명에 따른 고무 배합물은 본 발명에 따른 제조방법으로 제조되는 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 원료고무로 사용하고, 그 밖에 일반적으로 사용되는 원료고무를 더 포함할 수 있으며, 보강제로 카본 블랙, 실리카 등의 충진제를 더 포함할 수 있고, 연화제, 가소제 등의 배합약품을 포함할 수 있다. 또한, 디벤조티아질 디설파이드(Dibenzothiazyl disulfide, DM) 테트라벤질티우람디설파이드(Tetrabenzylthiuramdisulfide, TBzTD), 유황(Insoluble sulfur, IS) 등의 가황촉진제를 포함할 수 있다.The rubber compound according to the present invention may further comprise a raw rubber which is generally used as a raw material rubber and which contains silica-polybutadiene composite material prepared by the production method according to the present invention, And may contain a compounding agent such as a softening agent and a plasticizer. Also, it may include a vulcanization accelerator such as dibenzothiazyl disulfide (DM), tetrabenzylthiuram disulfide (TBzTD), and sulfur (IS).

또한, 본 발명에 따른 고무 배합물은 폐식물성 오일을 더 포함할 수 있다. 일례로써, 폐식물성 오일로 에폭시화 대두유를 더 포함하는 경우 인장강도 또는 연신율이 향상될 수 있다.The rubber compound according to the present invention may further comprise a waste vegetable oil. By way of example, tensile strength or elongation can be improved if the oil further comprises epoxidized soybean oil.

본 발명에 따른 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 포함하는 고무 배합물은 실리카가 균일하게 분산된 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 포함함으로써, 본 발명에 따른 고무 배합물을 사용하여 제조되는 고무 성형품은 우수한 물성을 가질 수 있다.
The rubber compound containing the silica-polybutadiene composite material according to the present invention includes the silica-polybutadiene composite material in which silica is uniformly dispersed, so that the rubber molded article produced using the rubber compound according to the present invention has excellent physical properties .

나아가, 본 발명은Further,

상기의 고무 배합물을 몰드 내에 주입하고, 상기 몰드 내에서 상기 고무 배합물을 가황시키는 것을 포함하는 고무 성형품의 제조방법을 제공한다.
Injecting the rubber compound into the mold, and vulcanizing the rubber compound in the mold.

본 발명에 따른 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 포함하는 고무 배합물을 몰드 내에 주입하고, 상기 몰드 내에서 상기 고무 배합물을 가황시켜 고무 성형품을 제조할 수 있다.
A rubber compound containing a silica-polybutadiene composite material according to the present invention can be injected into a mold, and the rubber compound can be vulcanized in the mold to produce a rubber molded article.

또한, 본 발명은In addition,

상기의 제조방법으로 제조된 고무 성형품을 제공한다.
A rubber molded article produced by the above production method is provided.

본 발명에 따른 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 포함하는 고무 배합물을 사용하여 제조된 고무 성형품은 실리카가 고르게 분산된 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 통해 우수한 물성을 보인다.
The rubber molded articles produced using the rubber blend containing the silica-polybutadiene composite material according to the present invention show excellent physical properties through the silica-polybutadiene composite material in which silica is evenly dispersed.

이하, 하기 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples and experimental examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 발명의 범위가 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
It should be noted, however, that the following examples and experimental examples are illustrative of the present invention, but the scope of the invention is not limited by the examples and the experimental examples.

<제조예 1> 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔의 제조 1PREPARATION EXAMPLE 1 Preparation of polybutadiene modified with waste vegetable oil 1

단계 1: 1 L의 고온ㆍ고압 반응기 내에 1 시간 동안 질소를 주입하여 질소 분위기를 형성하고, 용존산소를 제거한 싸이클로헥산(cyclohexane)을 상기 고온ㆍ고압 반응기와 라인(line)을 연결하여 투입하였다. 용매인 싸이클로헥산으로 채워진 반응기의 온도를 순환 수조(Bath circulator)를 사용하여 40 ℃로 설정하고 300 RPM으로 교반시켰다.Step 1: Nitrogen was injected into a 1 L high-temperature and high-pressure reactor for 1 hour to form a nitrogen atmosphere, and cyclohexane from which dissolved oxygen was removed was connected to the high-temperature and high-pressure reactor through a line. The temperature of the reactor filled with cyclohexane as a solvent was set to 40 DEG C using a bath circulator and stirred at 300 RPM.

상기 고온ㆍ고압 반응기 내부에 압력을 모두 제거하고 극성첨가제로 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF)을 소량 투입하였다. 다음으로 부타디엔(Butadiene) 모너머 100 g을 실린더(cylinder)에 투입한 후, 상기 실린더를 고온ㆍ고압 반응기 상부 라인에 연결하고 질소 라인을 실린더 상부에 연결시킨다. 그 후, 고온ㆍ고압 반응기와 연결된 라인 밸브와 실린더 밸브를 모두 열어 부타디엔 모노머를 고온ㆍ고압 반응기 내에 투입하였다. The pressure inside the high-temperature and high-pressure reactor was removed, and a small amount of tetrahydrofuran (THF) was added as a polar additive. Next, 100 g of butadiene monomer was charged into a cylinder, the cylinder was connected to the high-temperature and high-pressure reactor upper line, and the nitrogen line was connected to the upper portion of the cylinder. Thereafter, both the line valve connected to the high-temperature and high-pressure reactor and the cylinder valve were opened to introduce the butadiene monomer into the high-temperature and high-pressure reactor.

개시제로 n-부틸리튬(n-butyllithium) 1 ml를 고온ㆍ고압 반응기 내로 투입하여 약 60 분 동안 중합반응을 진행하였다.
1 ml of n-butyllithium as an initiator was charged into a high-temperature and high-pressure reactor, and polymerization was carried out for about 60 minutes.

단계 2: 상기 단계 1에서 중합반응이 완료된 후, 폐식물성 오일로 에폭시화 대두유(epoxidized soybean oil, ESO) 2.3 g을 고온ㆍ고압 반응기 내에 투입하여 60 ℃의 온도에서 30 분 동안 커플링 반응을 수행하였다.Step 2: After completion of the polymerization reaction in Step 1, 2.3 g of epoxidized soybean oil (ESO) was put into a high-temperature and high-pressure reactor as a waste vegetable oil and the coupling reaction was carried out at a temperature of 60 ° C for 30 minutes Respectively.

이 후, 반응 종결제를 고온ㆍ고압 반응기 내에 투입하여 일정시간 동안 교반하여 반응을 종결시키며, 반응기의 잔류압력을 제거하고 반응물을 회수하여 3 회 가량 메탄올로 처리하였다. 이와 같이, 미반응물 및 불순물을 제거하고 액상인 에폭시화 대두유로 개질된 폴리부타디엔을 제조하였다.Thereafter, the reaction solution was charged into a high-temperature and high-pressure reactor, stirred for a predetermined time to terminate the reaction, the residual pressure of the reactor was removed, and the reaction product was recovered and treated with methanol three times. Thus, unreacted materials and impurities were removed and polybutadiene modified with liquid epoxidized soybean oil was prepared.

이때, 제조된 에폭시화 대두유로 개질된 폴리부타디엔의 분자량은 약 100,000 g/mol 이다.
At this time, the molecular weight of the prepared polybutadiene modified with epoxidized soybean oil is about 100,000 g / mol.

<제조예 2> 폴리부타디엔의 제조 1PREPARATION EXAMPLE 2 Preparation of Polybutadiene 1

1 L의 고온ㆍ고압 반응기 내에 1 시간 동안 질소를 주입하여 질소 분위기를 형성하고, 용존산소를 제거한 싸이클로헥산(cyclohexane)을 상기 고온ㆍ고압 반응기와 라인(line)을 연결하여 투입하였다. 용매인 싸이클로헥산으로 채워진 반응기의 온도를 순환 수조(Bath circulator)를 사용하여 40 ℃로 설정하고 300 RPM으로 교반시켰다.Nitrogen was injected into a 1 L high-temperature and high-pressure reactor for 1 hour to form a nitrogen atmosphere. Cyclohexane in which dissolved oxygen was removed was connected to the high-temperature and high-pressure reactor through a line. The temperature of the reactor filled with cyclohexane as a solvent was set to 40 DEG C using a bath circulator and stirred at 300 RPM.

상기 고온ㆍ고압 반응기 내부에 압력을 모두 제거하고 극성첨가제로 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF)을 소량 투입하였다. 다음으로 부타디엔(Butadiene) 모너머 100 g을 실린더(cylinder)에 투입한 후, 상기 실린더를 고온ㆍ고압 반응기 상부 라인에 연결하고 질소 라인을 실린더 상부에 연결시킨다. 그 후, 고온ㆍ고압 반응기와 연결된 라인 밸브와 실린더 밸브를 모두 열어 부타디엔 모노머를 고온ㆍ고압 반응기 내에 투입하였다. The pressure inside the high-temperature and high-pressure reactor was removed, and a small amount of tetrahydrofuran (THF) was added as a polar additive. Next, 100 g of butadiene monomer was charged into a cylinder, the cylinder was connected to the high-temperature and high-pressure reactor upper line, and the nitrogen line was connected to the upper portion of the cylinder. Thereafter, both the line valve connected to the high-temperature and high-pressure reactor and the cylinder valve were opened to introduce the butadiene monomer into the high-temperature and high-pressure reactor.

개시제로 n-부틸리튬(n-butyllithium) 1 ml를 고온ㆍ고압 반응기 내로 투입하여 약 180 분 동안 중합반응을 진행하여 폴리부타디엔을 제조하였다.1 ml of n-butyllithium as an initiator was charged into a high-temperature and high-pressure reactor, and the polymerization reaction was carried out for about 180 minutes to prepare polybutadiene.

이때, 제조된 폴리부타디엔의 분자량은 약 50,000 g/mol 이다.
The molecular weight of the prepared polybutadiene is about 50,000 g / mol.

<실시예 1> 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조 1&Lt; Example 1 > Preparation of silica-polybutadiene composite material 1

단계 1: 상기 제조예 1에서 제조된 액상의 에폭시화 대두유로 개질된 폴리부타디엔을 준비하였다.
Step 1: The polybutadiene modified with the liquid epoxidized soybean oil prepared in Preparation Example 1 was prepared.

단계 2: 상기 단계 1에서 준비된 액상의 에폭시화 대두유로 개질된 폴리부타디엔 100 g과 실리카 30 g을 싸이클로헥센 및 헵탄(heptane)을 9 : 1의 부피비로 혼합한 용매에 첨가하고, 상온에서 24 시간 동안 교반하여 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 제조하였다.
Step 2: 100 g of the polybutadiene modified with the liquid epoxidized soybean oil prepared in the step 1 and 30 g of silica were added to a mixed solvent of cyclohexene and heptane in a volume ratio of 9: 1, Lt; / RTI &gt; to produce a silica-polybutadiene composite material.

<실시예 2> 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 포함하는 고무 배합물의 제조 1&Lt; Example 2 > Preparation of rubber compound containing silica-polybutadiene composite material 1

단계 1: 1 차 배합 단계로, 70 ℃의 온도 및 600 RPM의 회전속도로 설정된 인터널 믹서(Internal Mixer)에 상기 실시예 1에서 제조된 실리카-폴리부타디엔 복합재료 130 g과 부타디엔 고무(금호석유화학, KBR01)을 넣고 180 초 동안 혼합(blend)하였다. 다음으로 스테아르산(stearic acid, St/A) 1 g을 넣고 60 초 동안 혼합하고, 실리카(Zeosil-175, Rhodia) 20 g을 넣고 120 초 동안 혼합하였으며, 폴리에틸렌글라이콜(PEG4000, Mw: 4000 g/mol) 3 g과 산화아연(ZnO) 5 g을 넣고 60 초간 혼합하였다. 마지막으로, 180 초 동안 더 혼합하여 1 차 배합을 완료하였다.
Step 1: As the first compounding step, 130 g of the silica-polybutadiene composite material prepared in Example 1 and 120 g of butadiene rubber (manufactured by Kumho Petrochemical Co., Ltd.) were added to an internal mixer set at a temperature of 70 캜 and a rotational speed of 600 RPM, Chem., KBR01) was added and blended for 180 seconds. Next, 1 g of stearic acid (St / A) was added and mixed for 60 seconds. 20 g of silica (Zeosil-175, Rhodia) was added and mixed for 120 seconds. Polyethylene glycol (PEG4000, Mw: 4000 g / mol) and 5 g of zinc oxide (ZnO) were added and mixed for 60 seconds. Finally, the first mixing was completed by further mixing for 180 seconds.

단계 2: 2 차 배합 단계로, 상기 단계 1에서 1 차 배합이 완료된 물질을 50 ℃의 온도로 설정된 2-롤 밀(Two Roll Mill)에 투입하여 40 초 동안 프리블랜드(Preblend)를 수행한 다음 디벤조티아질 디설파이드(Dibenzothiazl disulfide, DM) 0.7 g, 테트라벤질티우람디설파이드(Tetrabenzylthiuramdisulfide, TBzTD) 0.3 g, 유황(Insoluble sulfur, IS) 1.6 g을 순서대로 투입하였다. 상기 2-롤 밀의 롤을 감는 횟수는 5 회 수행하여 고무 배합물을 제조하였다.
Step 2: In the second mixing step, the material having been firstly mixed in Step 1 was put into a two-roll mill set at a temperature of 50 ° C, preblended for 40 seconds 0.7 g of dibenzothiazyl disulfide (DM), 0.3 g of tetrabenzylthiuram disulfide (TBzTD) and 1.6 g of sulfur (Insoluble sulfur, IS) were added in this order. The number of times of winding the roll of the two-roll mill was performed five times to prepare a rubber compound.

<실시예 3> 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 포함하는 고무 배합물의 제조 2&Lt; Example 3 > Preparation of rubber compound containing silica-polybutadiene composite material 2

상기 실시예 2의 단계 1에서 에폭시화 대두유 2.3 g을 더 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 수행하여 고무 배합물을 제조하였다.
A rubber compound was prepared in the same manner as in Example 2 except that 2.3 g of epoxidized soybean oil was further added in the step 1 of Example 2 above.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

상기 실시예 1의 단계 1에서 제조예 1에서 제조된 액상의 에폭시화 대두유로 개질된 폴리부타디엔이 아닌, 제조예 2에서 제조된 폴리부타디엔을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 제조하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that the polybutadiene prepared in Preparation Example 2 was used instead of the polybutadiene modified with the liquid epoxidized soybean oil prepared in Production Example 1 in Step 1 of Example 1 To prepare a silica-polybutadiene composite material.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

상기 실시예 2의 단계 1에서 실시예 1에서 제조된 실리카-폴리부타디엔 복합재료가 아닌, 비교예 1에서 제조된 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 수행하여 고무 배합물을 제조하였다.
The procedure of Example 2 was repeated except that the silica-polybutadiene composite material prepared in Comparative Example 1 was used instead of the silica-polybutadiene composite material prepared in Example 1 in Step 1 of Example 2 Rubber blends were prepared.

<비교예 3>&Lt; Comparative Example 3 &

상기 실시예 3의 단계 1에서 실시예 1에서 제조된 실리카-폴리부타디엔 복합재료가 아닌, 비교예 1에서 제조된 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 수행하여 고무 배합물을 제조하였다.
The procedure of Example 3 was repeated except that the silica-polybutadiene composite material prepared in Comparative Example 1 was used instead of the silica-polybutadiene composite material prepared in Example 1 in Step 1 of Example 3 Rubber blends were prepared.

<실험예 1> FT-IR 및 H-NMR 분석&Lt; Experimental Example 1 > FT-IR and H-NMR analysis

본 발명에 따른 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔의 구조를 확인하기 위하여, 상기 제조예 1 및 제조예 2에서 제조된 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔 및 폴리부타디엔을 적외선 분광 분석법(FT-IR) 및 핵자기 공명 분광법(H-NMR)으로 분석하였으며, 그 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다.
Infrared spectroscopic analysis (FT-IR) of the polybutadiene and polybutadiene modified with the waste vegetable oil prepared in Preparation Examples 1 and 2 was carried out in order to confirm the structure of the polybutadiene modified with the waste vegetable oil according to the present invention. And nuclear magnetic resonance spectroscopy (H-NMR). The results are shown in FIGS. 1 and 2. FIG.

도 1에 나타낸 바와 같이, 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔인 제조예 1의 경우에는 파수 1747 cm-1에서 피크를 확인할 수 있었다. 이는, C=0를 나타내는 피크로 폐식물성 오일로 사용된 에폭시화 대두유에서 나타날 수 있는 피크이다. As shown in Fig. 1, in the case of Production Example 1, which is polybutadiene modified with a waste vegetable oil, a peak could be confirmed at a wavenumber of 1747 cm -1 . This is the peak that can appear in the epoxidized soybean oil used as a waste vegetable oil at the peak indicating C = 0.

또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 2.8 내지 3.2 ppm에서 에폭시화 대두유에서 나타날 수 있는 피크를 확인할 수 있었다. 이에 따라, 폴리부타디엔이 폐식물성 오일인 에폭시화 대두유로 개질된 것을 확인할 수 있었다.
Further, as shown in Fig. 2, peaks at 2.8 to 3.2 ppm could be observed in the epoxidized soybean oil. As a result, it was confirmed that polybutadiene was modified with epoxidized soybean oil which is a waste vegetable oil.

<실험예 2> 주사 전자 현미경 관찰<Experimental Example 2> Scanning electron microscopic observation

본 발명에 따른 제조방법으로 제조되고, 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료에서 실리카의 분산성을 관찰하기 위하여, 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
In order to observe the dispersibility of silica in the silica-polybutadiene composite material prepared by the production method according to the present invention and containing polybutadiene modified with waste vegetable oil, the silica-polybutadiene composite material prepared in Example 1 and Comparative Example 1, The polybutadiene composite material was observed with a scanning electron microscope (SEM), and the results are shown in Fig.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제조방법으로 제조되고, 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료인 실시예 1의 경우에는 실리카-폴리부타디엔 복합재료 표면에 실리카가 뭉친 것을 전혀 확인할 수 없는 바와 같이, 실리카의 우수한 분산성을 확인할 수 있는 반면, 개질되지 않은 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료인 비교예 1의 경우에는 약 10 ㎛ 정도 크기의 실리카가 뭉쳐져 있는 것을 확인할 수 있었다.
As shown in Fig. 3, in the case of Example 1, which is a silica-polybutadiene composite material produced by the production method of the present invention and containing a polybutadiene modified with a waste vegetable oil, silica is added to the surface of the silica-polybutadiene composite material In the case of Comparative Example 1, which is a silica-polybutadiene composite material containing an unmodified polybutadiene, silica having a size of about 10 탆 is aggregated .

이와 같이, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조되고, 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료는 우수한 분산성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
Thus, it was confirmed that the silica-polybutadiene composite material prepared by the production method of the present invention and containing polybutadiene modified with waste vegetable oil had excellent dispersibility.

<실험예 3> 기계적 물성 분석<Experimental Example 3> Mechanical Property Analysis

본 발명에 따른 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 포함하는 고무 배합물의 물성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 2, 실시예 3, 비교예 2 및 비교예 3에서 제조된 고무 배합물을 사용하여 아령 모양으로 시편을 제조한 후 UTM(Bong Shin, Tensometer 2000)을 이용하여 인장강도 및 연신율을 측정하였고, 경도 측정기(JIS-A)를 사용하여 경도를 측정하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
In order to confirm the physical properties of the rubber compound comprising the silica-polybutadiene composite material containing the polybutadiene modified with the waste vegetable oil according to the present invention, in Example 2, Example 3, Comparative Example 2 and Comparative Example 3 The tensile strength and elongation were measured using a UTM (Bong Shin, Tensometer 2000), and the hardness was measured using a hardness meter (JIS-A) The results are shown in Fig.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 포함하는 고무 배합물인 실시예 2 및 실시예 3의 경우에 인장강도(tensile strength)는 각각 약 6.63 및 약 6.70 MPa을 나타내었다. 반면, 폐식물성 오일로 개질되지 않은 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 포함하는 고무 배합물인 비교예 2 및 비교예 3의 경우에는 인장강도가 각각 약 6.13 및 약 6.05 MPa로 본 발명에 따른 실시예 2 및 실시예 3 보다 0.5 MPa 이상 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Fig. 4, the tensile strength in the case of Example 2 and Example 3, which is a rubber compound comprising a silica-polybutadiene composite material containing a polybutadiene modified with a waste vegetable oil according to the present invention, Of about 6.63 and about 6.70 MPa, respectively. On the other hand, in the case of Comparative Example 2 and Comparative Example 3, which are rubber formulations comprising a silica-polybutadiene composite material containing polybutadiene not modified with a waste vegetable oil, tensile strengths of about 6.13 and about 6.05 MPa, respectively, Which is 0.5 MPa or more lower than that of Example 2 and Example 3, respectively.

한편, 경도(hardness)의 경우에는 실시예 2, 실시예 3, 비교예 2 및 비교예 3의 경우 67 내지 74 (shore A 경도)로 유사한 값을 나타내었다.On the other hand, in the case of hardness, the values of 67 to 74 (shore A hardness) in the case of Example 2, Example 3, Comparative Example 2 and Comparative Example 3 were similar.

그러나, 연신률(elongation at break)은 실시예 2의 경우에는 약 633 %를 나타내었으며, 실시예 3의 경우에는 약 655 %를 나타내었으나, 반면, 비교예 2 및 비교예 3의 연신률은 각각 약 586 및 594 %로 낮은 것을 확인할 수 있었다.However, elongation at break was about 633% in Example 2 and about 655% in Example 3, while elongation ratios of Comparative Example 2 and Comparative Example 3 were about 586% And 594%, respectively.

특히, 고무 배합물 제조 시 폐식물성 오일인 에폭시화 대두유를 첨가한 실시예 3의 경우가 가장 우수한 물성을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
Particularly, in the case of Example 3 in which epoxidized soybean oil, which is a waste vegetable oil, was added during the production of the rubber compound, the most excellent physical properties were confirmed.

이에 따라, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조되고, 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 포함하는 고무 배합물은 우수한 물성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.Thus, it was confirmed that the rubber compound comprising the silica-polybutadiene composite material prepared by the production method according to the present invention and containing polybutadiene modified with waste vegetable oil had excellent physical properties.

Claims (11)

폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 준비하는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1에서 준비된 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔과 실리카를 유기 용매에 첨가하여 교반하는 단계(단계 2);를 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법.
Preparing a polybutadiene modified with a waste vegetable oil (step 1); And
And a step (Step 2) of adding the polybutadiene modified with the waste vegetable oil prepared in Step 1 and silica to an organic solvent and stirring the resultant mixture (Step 2).
제1항에 있어서,
상기 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 준비하는 단계 1은,
부타디엔 모노머(butadiene monomer) 및 개시제를 유기 용매에 첨가하고, 중합반응을 수행하여 폴리부타디엔을 포함하는 반응물을 제조하는 단계(단계 a); 및
상기 단계 a에서 제조된 반응물에 폐식물성 오일을 첨가하여 커플링 반응을 수행하는 단계(단계 b);를 포함하는 음이온 중합법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step 1 of preparing the polybutadiene modified with the waste vegetable oil comprises:
Adding a butadiene monomer and an initiator to an organic solvent, and performing a polymerization reaction to prepare a reaction product comprising polybutadiene (step a); And
(B) performing a coupling reaction by adding a waste vegetable oil to the reactant prepared in the step (a).
제2항에 있어서,
상기 단계 a의 개시제는 n-부틸리튬(n-butyllithium) 또는 테트라-부틸리튬(tetra-butyllithium)인 것을 특징으로 하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the initiator of step (a) is n-butyllithium or tetra-butyllithium.
제2항에 있어서,
상기 단계 a의 유기 용매는 사이클로헥산(cyclohexane), 헵탄(heptane), 헥산(hexane) 및 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the organic solvent of step (a) is at least one selected from the group consisting of cyclohexane, heptane, hexane and tetrahydrofuran. Way.
제2항에 있어서,
상기 단계 a의 중합반응은 50 내지 130 ℃의 온도에서 20 내지 60 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the polymerization reaction of step (a) is carried out at a temperature of 50 to 130 DEG C for 20 to 60 minutes.
제2항에 있어서,
상기 단계 b에서 첨가되는 폐식물성 오일의 함량은 폴리부타디엔 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10.0 중량부인 것을 특징으로 하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the content of the waste vegetable oil added in the step (b) is 0.1 to 10.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the polybutadiene.
제1항에 있어서,
상기 단계 1에서 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔의 분자량은 50,000 내지 100,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the molecular weight of the polybutadiene modified with the waste vegetable oil in step 1 is 50,000 to 100,000 g / mol.
제1항에 있어서,
상기 단계 2에서 첨가되는 실리카의 함량은 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔 100 중량부에 대하여 15 내지 50 중량부인 것을 특징으로 하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the content of silica added in step 2 is 15 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the polybutadiene modified with the waste vegetable oil.
제1항에 있어서,
상기 단계 2의 유기 용매는 사이클로헥산(cyclohexane), 헵탄(hepthane), 헥산(hexane) 및 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the organic solvent of step 2 is at least one selected from the group consisting of cyclohexane, hepthane, hexane and tetrahydrofuran. Way.
제1항의 제조방법으로 제조되고, 폐식물성 오일로 개질된 폴리부타디엔을 포함하는 실리카-폴리부타디엔 복합재료.
A silica-polybutadiene composite material produced by the manufacturing method of claim 1, comprising polybutadiene modified with a waste vegetable oil.
제10항의 실리카-폴리부타디엔 복합재료를 포함하는 고무 배합물을 몰드 내에 주입하고, 상기 몰드 내에서 상기 고무 배합물을 가황시키는 것을 포함하는 고무 성형품의 제조방법.A method for manufacturing a rubber molded article, comprising injecting a rubber compound comprising the silica-polybutadiene composite material of claim 10 into a mold, and vulcanizing the rubber compound in the mold.
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