Study on Properties of Epoxidized Natural Rubber/Solution Styrene Butadiene Rubber Blend with Silica and Carbon Black in Different Filling Ratio

Xiang Xu Li(리시앙수),Su Young Jeong(정수영),Eun Ji Choi(최은지),Ur Ryong Cho(조을룡) 한국고분자학회 2019 폴리머 Vol.43 No.2

에폭시화 천연고무(ENR)와 솔루션-스디렌-부다디엔 고무(SSBR)를 150:50로 혼합한 고무 블렌드를 실리카 및 카본블랙을 충전제로 보강하였다. 제조된 고무 복합체의 물성은 고무 가공 분석기로 측정되었고, 형태학적 구조는 SEM으로 확인되었다. 열무게 분석, 인장강도, 경도, 마찰계수 및 발반탄성은 ENR/SSBR 블렌드의 물성을 확인하기 위하여 조사되었다. 모든 실험 결과에서, 복합체의 내열성, 경도, 인장강도 및 충전제의 분산성은 실리카 함량이 증가함에 따라 향상되었음을 알 수 있었다. 그 원인은 실리카와 ENR부분 사이에 수소 결합이라는 더 나은 결합의 형성이었다. 또한 블렌드의 마찰계수과 발반탄성은 카본블랙 함량이 증가함에 따라 향상되었다. 그 원인은 카본블랙과 블렌드의 결합효과(coupling effect) 및 윤활성이 개선됨에 기인함을 알았다. Epoxidized natural rubber (ENR) and solution styrene butadiene rubber were blended with a ratio of 150:50, which filled with silica and carbon black as reinforcement fillers. The curing properties of the rubber composites were tested by rubber processing analyzer and the morphological structure was characterized by SEM. The thermal decomposition behavior, tensile strength, hardness value, friction coefficient and resilience property were investigated to verify the property improvement of the SSBR/ENR composites. From the results of all the tests, it can be found that the heat resistance, hardness value, tensile strength and filler dispersion state of composites increased with increasing content of silica. The possible reason may be due to the fact that the silica could provide the better combination with ENR part due to the formation of hydrogen bond formation from O-Si-O. And with the increasing content of carbon black, the friction coefficient and resilience property were improved due to the lubrication and coupling effect of carbon black and blends.

Study on Mechanical Properties and Viscoelastic Properties of Bio-polyurethanes

Xiang Xu Li(리시앙수),Kyung Ho Jin(진경호),Ur Ryong Cho(조을룡) 한국고분자학회 2019 폴리머 Vol.43 No.5

바이오매스 유래의 azelaic acid, 1,3-propanediol(1,3-PD)를 사용하여 바이오 폴리에스터 폴리올을 합성하였다. 합성한 폴리에스터 폴리올에 MDI(4,4"-methylenebis (phenyl isocyanate)), H12MDI and IPDI(isophorone diisocyanate)와 사슬연장제로 1,4-butanediol(1,4-BD)을 넣고 바이오 폴리우레탄을 합성하였다. 그리고 사슬연장제 없이 poly(1,4-butylene adipate)를 폴리올로 사용하여 일반 폴리우레탄을 합성하였다. 고분자 가공분석기(RPA)의 변형 스윕(strain sweep) 기능을 사용하여 제조된 폴리우레탄의 점탄성을 조사하였다. UTM, shore A, ball rebound 및 taber기계를 사용하여 폴리우레탄의 인장강도, 경도, 반발탄성 및 내마모성 측정을 통하여 기계적 물성을 확인하였다. 제조된 바이오 폴리우레탄은 일반 폴리우레탄보다 더 좋은 점탄성, 내마모성 및 신장률(elongation rate)을 보였다. The bio-polyester polyol has been prepared by azelaic acid and 1,3-propanediol(1,3-PD) from biomass with esterification synthesis method, and MDI (4,4"-methylenebis (phenyl isocyanate)), H12MDI and IPDI (isophorone diisocyanate) were used as isocyanates, 1,4-butanediol(1,4-BD) was used as chain extender. It also had been set the general polyurethane with SS-106 polyol, and bio-polyurethane without chain extender as control groups. The viscoelastic behaviors of the bio-polyurethanes were explored using a rubber processing analyzer (RPA) in the mode of strain sweep. And the mechanical properties (tensile strength, hardness value, resilience, abrasion resistance) were characterized by UTM, shore A tester, ball rebound and taber abrasion resistance tester. From the results above, the bio-polyurethane which synthesized in this research with bio-polyester polyol showed better abrasion resistance, elongation rate and viscoelastic properties compared to the general polyurethane material as elastomers.

Study on Styrene-Butadiene Rubber Composites Reinforced by Hybrids of Chitosan and Bamboo Charcoal/Silica

Xiang Xu Li(리시앙수),Ur Ryong Cho(조을룡) 한국고분자학회 2018 폴리머 Vol.42 No.5

키토산-폴리(비닐 알코올)(CS-PVA) 젤 및 충전제[뱀부차콜(BC) 및 실리카(SI)] 첨가에 대한 스티렌-부타디엔 고무의 점탄성 물성을 조사하였다. 스디렌-부타디엔 고무 라텍스에 상호 침투 가교 방법으로 제조된 키토산-PVA-뱀부차콜/실리카(BC/SI-CS-PVA) 혼성체를 혼합하여 고무복합체를 제조하였다. 고무 가공분석기의 변형 스윕(strain sweep) 및 주파수 스윕(frequency sweep) 기능을 사용하여 제조된 복합체(composites) 및 가황체(vulcanizates)의 점탄성을 조사하였다. 주사전자현미경 및 내마모성 측정을 통해서 가교 구성 및 기계적 물성을 확인하였다. 충전제의 종류에 따라서 스티렌-부타디엔 고무의 저장 탄성률(G") 및 탄성 토크(S")는 현저하게 증가하였다. 실험 결과를 통해서 BC-CS-PVA 혼성체가 가장 높은 저장 탄성률(G"), 탄성 토크(S") 및 내마모성의 결과를 보였다. 따라서 BC-CSPVA 혼성체가 SBR 복합체에 가장 좋은 점탄성 물성 및 기계적 물성의 보강 효과를 보였다. The influences of chitosan-poly(vinyl alcohol) (CS-PVA) gel and different fillers [bamboo charcoal (BC) and silica (SI)] on the viscoelastic properties of styrene-butadiene rubber (SBR) were studied in this work. The chitosan-PVAbamboo charcoal/silica (BC/SI-CS-PVA) hybrid fillers compatibilized SBR composites were fabricated by interpenetrating polymer network (IPN) method. The viscoelastic behaviors of the rubber composites and their vulcanizates were explored using a rubber processing analyzer (RPA) in the modes of strain and frequency sweeps. Storage modulus (G") and elastic torque (S") of the SBR increased significantly with the incorporation of different hybrid filler. BC-CS-PVASBR composite showed the highest storage modulus and elastic torque and abrasion resistance, which means BC-CSPVA hybrid filler could make the best reinforcement of viscoelastic and mechanical properties for SBR material in this research.

Reinforcement Effects of Sulfonated Bamboo Charcoal-Chitosan (sBC-CS) Hybrid for Styrene-Butadiene Rubber Latex

Xiang Xu Li(리시앙수),Ji Hwan Oh(오지환),Shin Hye Kang(강신혜),Sun Ho Jang(장선호),Dam Hee Lee(이담희),Ur Ryong Cho(조을룡) 한국고분자학회 2017 폴리머 Vol.41 No.5

스티렌-부타디엔 고무에 4가지 충전제(키토산, 뱀부차콜 분말, 술폰화된 뱀부차콜, 술폰화된 뱀부차콜-키토산 혼성체)를 사용하여 라텍스 컴파운드법으로 고무복합체를 제조하였다. 주사전자현미경과 카본블랙 분산 테스트를 통해서 균일하게 충전제가 고무 매트릭스 내에 분산되었음을 확인하였으며, 가황된 고무복합체의 인장강도, 저장 탄성률, 내마모성, 마찰 계수, 팽윤 특성, 산소 투과도를 조사하였다. 술폰화된 뱀부차콜-키토산 혼성체가 다른 충전제보다 고무 매트릭스에 분산된 입자가 더 작고 잘 분산된 상태를 보였다. 또한 좋은 소수성 성질과 균일한 분산도로 충전제 중 가장 우수한 보강 성능을 보였다. Styrene-butadiene rubber (SBR) composites, incorporated with four kinds of fillers (chitosan, bamboo charcoal powder, sulfonated bamboo charcoal and sulfonated bamboo charcoal-chitosan hybrid) with similar filling ratio, were fabricated by a latex compounding method. Field emission scanning electron microscopy and carbon black dispersion tests were employed to confirm the uniform dispersion of filler in the matrix. The tensile strength, storage modulus, abrasion resistance, friction coefficient, swelling property, and oxygen transmission rates of the vulcanized rubber composites were investigated. The sulfonated bamboo charcoal-chitosan hybrid (sBC-CS) showed a smaller particle size and a better dispersion state compared with those of other fillers. In addition, this compound exhibited the best mechanical reinforcing performance among the four fillers with its great hydrophobic property and good dispersion rate.

Study on Improvement of Properties for Epoxidized Natural Rubber by Addition of Starch and Molybdenum Disulfide

Xu Chen(진욱),Xiang Xu Li(리시앙수),Ur Ryong Cho(조을룡) 한국고분자학회 2018 폴리머 Vol.42 No.6

Epoxidized natural rubber(ENR)에 전분과 이황화몰리브덴이 다양한 비율로 혼합되었다. 제조된 복합체의 경화 물성과 동적점탄성은 고무 가공 분석기로 측정되었고, 시료의 형태학적 구조는 SEM으로 확인되었다. 기계적 물성, 열분해성, 인장강도, 경도, 마찰계수, 내마모성, 팽윤율도 물성 향상을 확인하기 위하여 조사되었다. 모든 실험결과에서, 충전제-충전제 상호작용은 전분 함량이 증가함에 따라 향상되었음을 알 수 있었다. 그리고 기계적 물성도 따라 향상되었다. 그 원인은 전분과 ENR 고무 사이에 수소 결합이라는 더 나은 결합의 형성이었다. 또한 이황화몰리브덴의 첨가에 따라, 고무복합에의 윤활성이 증가되어 마찰계수와 내마모성이 개선됨을 알 수 있었다. Epoxidized natural rubber (ENR) was filled with starch and molybdenum disulfide (MoS2) on different ratios. The curing properties and viscoelastic behavior of the composites was tested by rubber processing analyzer, and the morphological structure of the composites samples were characterized by SEM. The mechanical properties, the thermal decomposition behavior, tensile strength, hardness value, friction coefficient, abrasion resistance and swelling ratio were investigated to verify the property improvement of the ENR composites. From the results of all the tests, it can be found that the intermolecular interaction increased with increasing starch content. And the mechanical properties also increased. The possible reason may be the starch could provide the better combination with ENR rubber matrix due to the hydrogen bonding. And with the addition of molybdenum disulfide, the friction coefficient and abrasion resistance properties were improved due to the lubrication of molybdenum disulfide.

실리카로 보강된 SSBR/ENR 블렌드의 물성 연구

장선호(Sun Ho Jang),리시앙수(Xiang Xu Li),리칭위안(Qingyuan Li),이담희(Dam Hee Lee),조을룡(Ur Ryong Cho) 한국고분자학회 2018 폴리머 Vol.42 No.1

실리카로 보강한 솔루션-스티렌-부타디엔 고무(SSBR)와 에폭시화 천연고무(ENR)를 다양한 조성으로 블렌드를 제조하여 조성에 따른 가교특성, 모폴로지, 인장특성, 동적점탄성 그리고 열적 특성을 조사하였다. ENR의 함량이 증가할수록 가교속도가 빨라지는 모습을 보였으며 블렌드 조성물의 경우 가교도가 증가하는 모습을 보였다. ENR의 함량이 증가함에 따라 에폭시기의 영향으로 실리카 분산성의 향상을 전자현미경(SEM)과 Payne effect를 통해 확인하였다. S75/E25, S50/E50에서는 두 개의 유리전이온도(Tg)가 나타났으며 S25/E75에서는 하나의 유리전이 온도(Tg)가 나타났고 젖은 노면의 제동 특성과 인장강도, 탄성률이 높아서 S25/E75 조성물에서 가장 상용성이 높은 것으로 판단되었다. 열적 안정성은 ENR의 함량이 증가함에 따라 초기 분해 온도가 감소함을 알 수 있었다. Solution styrene-butadiene rubber (SSBR) and epoxidized natural rubber (ENR) blends reinforced by silica had been compounded over the two-roll mill. The crosslinking characterization, morphology, tensile strength, elastic and viscos characterizations, and thermodynamic properties of blends had been investigated after processing. With the ratio of ENR increasing, the crosslinking rate and density of blends had increased. Also, the epoxy groups in blends had been also increased which will cause influence on silica dispersion and Payne effect of blends. They had been characterized by SEM and RPA. The S75/E25 blend and S50/E50 blend showed two peaks about glass transition temperature (Tg) in dynamic mechanical analysis (DMA), but the blend whose ratio was S25/E75 showed only one peak. It meant S25/E75 blend would be a good miscibility rubber material due to the larger wet grip, better tensile strength and higher elastic rate. And as for thermal stability of blends, with the ratio of ENR increased, the initial decomposition temperature of blends decreased gradually.

SBR/전분/대나무 숯 복합체의 제조와 물성

장선호(Sun Ho Jang),리시앙수(Xiang Xu Li),조을룡(Ur Ryong Cho) 한국고분자학회 2018 폴리머 Vol.42 No.1

스티렌-부타디엔 고무(SBR) 라텍스와 전분, 대나무 숯을 라텍스 블렌딩 방법으로 혼합하여 SBR/전분/대나무 숯 복합체를 제조하였다. 전분과 대나무 숯의 조성에 따라 모폴로지, 기계적 물성, 열적 특성을 조사하였다. 전분과 대나무 숯의 입자크기를 확인하였고, 전자현미경(SEM)을 이용하여 전분과 대나무 숯을 함께 사용한 경우 분산성이 향상되는 것을 확인하였다. 대나무 숯이 들어가면서 충전제-충전제, 충전제-폴리머 상호작용이 증가하는 것을 관찰하였다. 또한 대나무 숯의 함량이 증가할수록 인장강도, 탄성률, 경도의 향상이 보였으며 15 phr의 전분과 5 phr의 대나무 숯이 들어간 경우 우수한 분산성으로 인해 가장 높은 인장강도를 보였다. 열적 안정성은 대나무 숯의 함량이 증가함에 따라 초기 분해 온도가 증가하였다. Styrene-butadiene rubber (SBR) latex compounds filled with starch-bamboo charcoal powder hybrids were prepared by latex compounding method. The morphology, mechanical properties and thermodynamic properties of the SBR/starch/bamboo charcoal composites were investigated. The particle size of starch and bamboo charcoal powder was measured by particle size analyzer. SEM was used to confirm the uniform dispersion of starch-bamboo charcoal hybrids in the matrix. The results indicated that the bamboo charcoal could improve the mechanical properties (tensile strength, modulus, and hardness), filler network strength and filler-polymer interaction of compounds. The hybrid with best ratio was made from 15 phr starch and 5 phr bamboo charcoal, which has good dispersion state and great tensile strength. From the results of TGA, the initial decomposition temperature also increased gradually, with the bamboo charcoal ratio increased.