Influence of Reinforcing Systems on Thermal Aging Behaviors of NR Composites

최성신,김종철,Choi, Sung-Seen,Kim, Jong-Chul The Rubber Society of Korea 2011 엘라스토머 및 콤포지트 Vol. No.

비보강, 카본블랙, 카본블랙과 실란커플링제, 실리카, 실리카와 실란커플링제 등 5가지의 다른 충전 시스템을 갖는 NR 복합체를 열노화시켰으며, 가속 열노화에 의한 가교밀도 변화를 연구하였다. 가교밀도는 충전 시스템과 관계없이 노화 시간이 경과함에 따라 증가하였다. 노화 온도가 높아질수록 가교밀도는 눈에 띄게 변하였다. 카본블랙으 로 보강된 NR 복합체의 경우, 실란커플링제는 가교밀도를 증가시켰다. 하지만 실리카로 보강된 NR 복합체의 경우에는 $60^{\circ}C$와 $70^{\circ}C$ 노화에서는 가교밀도 증가분이 감소하였으며, $80^{\circ}C$와 $90^{\circ}C$에서는 거의 영향을 주지 않았다. 카본블랙으로 보강된 NR 복합체의 가교밀도 변화에 대한 활성화 에너지는 로그 함수 형태로 지속적으로 증가한 반면, 실리카로 보강된 NR 복합체의 경우에는 노화 시간 30-150일 구간에서는 거의 변화가 없었다. 비보강 시험편의 활성화 에너지 는 노화 시간에 따라 지수 함수 형태로 증가하였다. 실험 결과는 실란커플링제로부터의 황 제공, 실란커플링제에 의한 충전제의 표면 개질, 실리카 표면에서의 가교제 잔류물의 흡착, 그리고 흡착된 가교제 잔류물의 방출 등으로 설명하였다. Five natural rubber (NR) composites with different reinforcing systems of unfilled, carbon black, carbon black with silane coupling agent, silica, and silica with silane coupling agent were thermally aged and change of the crosslink densities by the accelerated thermal aging was investigated. The crosslink densities on the whole increased as the aging time elapsed irrespective of the reinforcing systems. The crosslink density changes became noticeable by increasing the aging temperature. For carbon black-filled composites, the silane coupling agent made the crosslink density change to be increased. For silica-filled composites, however, the silane coupling agent made the crosslink density increment reduced at 60 and $70^{\circ}C$ and it hardly affect the degree of the crosslink density change at 80 and $90^{\circ}C$. The activation energies for the crosslink density changes of the carbon black-filled samples increased continuously in a logarithmic fashion, whereas that of the silica-filled one showed a quasi-steady state ranges at aging times of 30-150 days. The activation energy of the unfilled sample increased exponentially with the aging time. The experimental results were explained with sulfur donation from the silane coupling agent, surface modification of the filler by the silane coupling agent, adsorption of curative residues on the silica surface, and release of the adsorbed curative residues.

Influence of Cure Accelerator Content on Change of Crosslink Density by Thermal Aging in Natural Rubber Vulcanizates Filled with Silica

최성신,나창운,Choi, Sung-Seen,Nah, Changwoon 한국접착및계면학회 2002 접착 및 계면 Vol.3 No.2

실리카로 보강된 천연고무 가황물에서 가황촉진제의 양이 열노화에 의한 가교밀도의 변화에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 또한 실란커플링제의 영향도 조사하였다. 가황촉진제로는 N-tert-butyl-2-benzothiazole sulfenamide(TBBS)를 실란 커플링제로는 bis-(3-(triethoxysilyl)-propyl)-tetrasulfide(TESPT)를 사용하였다. 가황물을 열노화 시키면 가교밀도는 증가하였고 노화 온도가 높을수록 그 변화 정도는 컸다. 실란 커플링제가 포함되지 않은 가황물의 가교밀도 변화가 실란 커플링제를 포함한 것에 비해 더 크게 나타났다. 실란 커플링제가 포함되지 않은 가황물의 경우에는 가교밀도의 변화에 대한 활성화 에너지가 가황촉진제의 함량이 증가할수록 순차적으로 낮아지는 경향을 보였다. The effect of cure accelerator content on the change in crosslink density by thermal aging was studied for silica-filled natural rubber (NR) vulcanizates. Influence of silane coupling agent was also investigated. N-tert-Butyl-2-benzothiazole sulfenamide (TBBS) and bis-(3-(triethoxysilyl)-propyl)-tetrasulfide (TESPT) were used as a cure accelerator and a silane coupling agent, respectively. The crosslink density increased by thermal aging and the increasing level became larger as the aging temperature increased. The degree of crosslink density change of the vulcanizates without the silane coupling agent was larger than that of the vulcanizates containing the silane coupling agent. For the vulcanizates silane coupling agent, the activation energy for the crosslink density change decreased with increase of the cure accelerator content in the vulvanizate.

천연고무 가류물에서 왁스막이 오존노화방지제의 이동에 미치는 영향

최성신(Sung Seen Choi) 한국고무학회 1999 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.34 No.2

N/A Waxes compounded into rubber migrate to the surface and form a protection film on the rubber surface. In general, antiozonants were used with wax to protect ozonation of rubber. Influence of wax barrier formed on the surface of a rubber vulcanizate on migration of antiozonants was studied using natural rubber (NR) vulcanizates containing various type waxes. IPPD (N-isopropyl-N`-phenyl-p-phenylenediamine), HPPD (N-1,3-dimethylbutyl-N`-phenyl-p-phenylenediamine), SBPPD (N,N-di(sec-butyl)-p-phenylenediamine), and DMPPD (N,N`-di(1,4-dimethylpentyl)-p-phenylenediamine) were employed as antiozonants. Migration experiments were performed at constant temperatures of 60 and 80℃ for 10, 20, 30 days using a convection oven. The migration rates of the antiozonants in the vulcanizate without wax are faster than those in the vulcanizates containing waxes. The antiozonants migrate slower in the vulcanizate containing wax with a high molecular weight distribution than in the vulcanizate with a low one. The migration rates of DMPPD and SBPPD are faster than those of HPPD and IPPD.

실리카와 카본블랙으로 보강된 SBR 고무 배합물의 특성에 보강제 조성비가 미치는 영향

최성신(Sung Seen Choi) 한국고무학회 2001 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.36 No.1

Influence of the filler composition ratio on cure characteristics and bound rubber content of the compounds and on physical properties of the vulcanizates were studied using both silica and carbon black-filled styrene-butadiene rubber (SBR) compounds with the total filler content of 80.0 phr. The bound rubber content increased slightly with increase of the silica content ratio. The viscosity also increased with increasing the silica content ratio, especially increased steeply after the silica content of 60.0 phr. The cure times obtained with a rheometer, t2, t40, and t90, are increased by increasing the silica content ratio and the cure rate decreased. The delta torque increased with the increased silica content ratio. Variation of the modulus with the silica content ratio showed a decreased trend though the delta torque increased. The tanδ at 60℃ decreased with increase of the silica content ratio.

EPDM, IIR, 그리고 BIIR 내후성 고무 복합체의 열노화 거동

최성신 ( Sung Seen Choi ),김종철 ( Jong Chul Kim ) 한국고무학회 2012 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.47 No.2

EPDM, IIR, 그리고 BIIR 복합체를 열노화시켜 가교밀도 변화를 조사하였다. 노화 시간이 증가하거나 노화온도가 올라갈수록 EPDM 복합체의 가교밀도는 증가하였으나, 고온에서 장기간 노화된 IIR과 BIIR 복합체의 가교밀도는 감소하는 경향을 보였다. EPDM 복합체의 가교밀도 변화에 대한 활성화 에너지는 BIIR 복합체보다 높았다. 실험결과는 알릴 수소의 수, 아연 복합체의 활성화, 입체 가리움 효과, 그리고 고무 사슬의 산화로 설명하였다. EPDM, IIR, and BIIR composites were thermally aged and the crosslink density changes were investigated. Crosslink densities of the EPDM composite increased with increasing the aging time and temperature, whereas those of IIR and BIIR composites for long-term aging at high temperatures tended to decrease. Activation energies for the crosslink density changes of the EPDM composite were higher than those of the BIIR one. The experimental results were explained with the number of allylic hydrogens, activation of the zinc complex, the steric hindrance effect, and oxidation of rubber chain.

연구논문 : SBR 가황물의 회복 거동에 미치는 스티렌 함량의 영향

최성신 ( Sung Seen Choi ),우창수 ( Chang Su Woo ),장동호 ( Dong Ho Chang ) 한국고무학회 2005 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.40 No.4

노화 매질과 충진 시스템이 천연고무 복합체의 회복 거동에 미치는 영향

최성신 ( Sung Seen Choi ),김옥배 ( Ok Bae Kim ) 한국고무학회 2012 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.47 No.2

공기와 증류수에서 노화시킨 천연고무 복합체의 원형 변형으로부터의 회복 거동의 차이를 연구하였다. 공기에서 노화시킨 시험편의 회복률이 증류수에서 노화시킨 것보다 더 컸다. 충진제로 보강한 시험편의 회복속도가 비충진시험편보다 더 빨랐다. 카본블랙으로 보강한 시험편의 회복속도가 실리카로 보강한 시험편보다 더 빨랐다. 노화 매질에 따른 회복 거동의 차이는 가교밀도 변화와 아닐링 효과로 설명하였다. Difference in recovery behaviors from the circular deformation of natural rubber (NR) composites aged in air and distilled water, respectively were investigated. Recoveries of the samples aged in air were larger than those of the samples aged in distilled water. Recovery rates of the samples reinforced with filler were faster than those of the unreinforced ones. Recovery rates of the carbon black-filled samples were faster than those of the silica-filled ones. Difference in the recovery behaviors according to the aging media can be explained by the crosslinking density changes and the annealing effect.

공기와 물의 교매질 시스템에서 열노화된 천연고무 복합체의 회복 거동

최성신 ( Sung Seen Choi ),김옥배 ( Ok Bae Kim ) 한국고무학회 2013 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.48 No.3

비충전, 카본블랙 충전, 그리고 실리카 충전 천연고무(NR) 복합체를 원형 변형 상태로 60 - 90℃에서 노화시켜 회복 거동을 조사하였다. 시험편은 공기와 물을 매일 교대로 교체하는 교매질 시스템 하에서 노화시켰다. 충전시스템에 따른 회복률의 순서는 비보강 > 실리카 보강 > 카본블랙 보강 순이었다. 공기에서 물로 교체하는 교매질시스템에서 노화된 시험편의 회복률이 물에서 공기로 교체하는 교매질 시스템에서 노화된 시험편의 회복률보다 더컸다. 최초 노화 매질은 변형 정도에 지배적으로 영향을 끼쳤다. Unfilled, carbon black-filled, and silica-filled natural rubber (NR) composites were aged with a circular deformation at 60 - 90℃ and the recovery behaviors were investigated. The samples were aged under the altering aging medium systems of air and distilled water every day for 10 days. The order of the recoveries according to the filler systems was unfilled > silica > carbon black. The recoveries of the samples aged in the air to water altering system were greater than those of the samples aged in the water to air altering system. The initial aging medium dominantly influenced the deformation level.

원형 변형 시험을 이용한 고무 가황물의 수명 예측

최성신 ( Sung Seen Choi ) 韓國고무學會 2009 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.44 No.2

EPDM 소재의 수용액으로부터의 외관 오염

최성신 ( Sung Seen Choi ),정혜승 ( Hye Seung Chung ),주용태 ( Yong Tae Joo ),양경모 ( Kyung Mo Yang ),이성훈 ( Seong Hoon Lee ) 한국고무학회 2010 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.45 No.2

EPDM 소재를 공기 중, 수돗물, 3차 증류수, NaCl/CaCl2 혼합 수용액, CaCl2/FeCl3 혼합 수용액에서 7일간 노화시켰다. 노화 온도는 90℃였다. 공기와 3차 증류수에서 노화된 시험편은 백화가 발생하지 않았으나, 수돗물, NaCl/CaCl2 혼합 수용액, CaCl2/FeCl3 혼합 수용액에서 노화된 시험편은 백화가 발생하였다. 백화 물질을 규명하기 위해 GC/MS를 이용하여 가용성 유기물을 분석하였으며, 영상 분석기와 SEM을 이용하여 표면 형태를 조사하였으며, EDX를 이용하여 표면 적층물의 원소 분석을 실행하였다. 백화의 주요 원인으로는 금속 이온과 지방산과의 반응에 의한 지방산 금속염의 형성을 들 수 있다. An EPDM article was aged in air, distilled water, tap water, NaCl/CaCl2 solution, and CaCl2/FeCl3 solution for 7 days. The aging temperature was 90℃. The samples aged in air and distilled water did not appear the whitening, those aged in tap water, NaCl/CaCl2 solution, and CaCl2/FeCl3 solution showed the whitening. Soluble organic materials were analyzed using GC/MS to identify the whitening materials, surface morphology of the aged sample surface was examined using image analyzer and SEM, and elemental analysis of the materials accumulated on the sample surface was performed using EDX. Principal reason to cause whitening might be formation of metal salt of fatty acid by reaction between metal cation and fatty acid.