Thiazole Type Accelerator Effects on Silane/Silica Filled Natural Rubber Compound upon Vulcanization and Mechanical Properties
Thiazole계 가황촉진제가 실란/실리카 충전 천연고무 컴파운드의 가황 거동 및 기계적 물성에 미치는 영향

Sung-Min Kim, Kwang-Jea Kim
2012 Porrime  
초록: 본 연구에서는 thiazole 계 촉진제인 2-mercapto benzothiazole(MBT)의 첨가량을 변화시켜(0, 1, 2, 3, 4 phr) 실 란/실리카로 충전된 천연고무 컴파운드에 첨가하여 가황속도, 물성, 고무-충전제간 상호작용계수(α F ), 가교밀도 및 탄젠트 델타(tanδ)에 미치는 영향을 비교 평가하였다. 촉진제의 첨가량이 증가할수록 t s2 , t 90 가황시간은 빨라졌고 가교 밀도 및 300% 모듈러스는 증가하였다. 인장강도와 신장률 또한 증가하였으나 3 phr에서는 더 이상의 증가가 없었다. 그리고 상온에서의 tanδ 값은 70 o C에서보다 높은 값을 나타내었다. 촉진제의 함량변화는 천연고무-실란/ 실리카간 상호관계(α F )에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다. 가황속도에 미치는 메카니즘을 고찰하였다. Abstract: A thiazole type accelerator MBT (2-mercapto benzothiazole) was
more » ... zothiazole) was added into silica filled natural rubber (NR) compound with various concentrations (0, 1, 2, 3, 4 phr). The effects of MBT on the cure rate, mechanical property, degree of rubber-filler interaction (α F ), crosslinking density, and viscoelastic property (tanδ) were investigated. As accelerator concentration increased, the t s2 and t 90 decreased and the crosslinking density and modulus at 300% elongation increased. The tensile strength and elongation increased up to 3 phr and no further increased at 4 phr. The tan δ value measured at room temperature was higher than that of the 70 o C. The α F value was not affected by the addition of MBT. The mechanisms for the vulcanization rate were reviewed. Keywords: 2-mercapto benzothiazole(MBT), silica/natural rubber, cure rate, mechanical properties, vulcanization mechanism. 서 론 산업혁명 이후 물질적인 재화 생산이 효율적으로 가능하 게 되었고 이는 고무제품의 생산에도 적용되었다. Goodyear-Hancock에 의해 황을 사용하여 고무를 가황시키는 방법이 최초로 발견되었으나, 1 황을 단독으로 사용하였을 경우 가교 밀도를 증가시키는데 시간이 오래 걸리는 단점이 있었다. 이를 극복하기 위하여 고무가 가황되는 과정에서 동일한 가교 밀도를 얻을 때까지 반응시간을 단축시키는데 중요 한 역할을 하는 유기촉진제들이 등장하였다. Oenslager에 의해 유기 가황촉진제인 aniline이 1906년에 등장했다. 2 그러나 aniline은 고무 제품에 사용하기에 너무 독성이 강한 단점을 극복해야 하는 필요성이 있었다. 3 제조공정에서 작업 자의 공정시간을 확보하기 위해 최초의 지효성 촉진제인 2-mercaptobenzothiazole(MBT)와 2-mercaptobenzothiazole disulfide (or 2,2'-dithiobisbenzothiazole)(MBTS)가 1925년에 소개되었다. 4-6 1930년대 Zaucker와 Bögemann은 가황지연 효 과를 가지는 sulfenamide 계 촉진제들을 소개하였다. 7 한편, 가황반응에는 촉진제뿐 아니라 여러 종류의 화합물이 첨가 되어 반응속도에 도움을 주는데, ZnO와 stearic acid는 폴리 디엔 시스템의 가황과정에서 반응을 활성화시키는 촉매역할 을 하며 지금도 널리 사용되고 있다. ZnO와 stearic acid는 수용성 아연이온을 생성하는데 이것은 가교반응의 중간 과정에서 반응을 활성화시키는 것으로 알려져 있다. 8,9 카본블랙이 충전된 고무계에 대해 thiazole 계, 10,11 sulfenamide 계 12,13 촉진제의 농도가 가황속도 및 가교밀 도에 미치는 영향에 대한 연구들도 있었다. Scheele와 †
doi:10.7317/pk.2012.36.2.235 fatcat:rhoysuc6fvfk3g35jwrmq2yuq4