Filler-Elastomer Interactions. 9. Effect of Thermal Treatment on Mechanical Interfacial Characteristics of Silica/Polyurethane Composites

충전제-탄성체 상호작용. 9. 실리카/ 폴리우레탄 복합재료의 기계적 계면특성에 미치는 열처리의 영향

In this work, the influence of thermal treatment on surface properties of silicas and mechanical interfacial properties of silicas/polyurethane composites was investigated. The surface properties of thermally treated silicas were studied in the context of Fourier Transform-IR (FT-IR), solid-state 29Si NMR spectroscopy, and contact angle. And the mechanical interfacial properties of the silica/polyurethane composites were evaluated by composite tearing energy (GIIIC). As a result, it was found that the thermally treated silica surfaces became hydrophobic in nature, due to the condensation of surface hydroxyls and the formation of siloxane bonds, resulting in increasing the London dispersive component of surface free energy. From which, the increase of the London dispersive component of the silicas led to an improvement of the dispersion of silicas in a polyurethane matrix, finally resulting in improving the tearing energy (GIIIC) of the silicas/polyurethane composites.

본 연구에서는 열처리에 의한 실리카의 표면특성과 실리카/폴리우레탄 복합재료의 기계적 계면물성에 대하여 고찰하였다. 열처리에 의한 실리카의 표면특성은 Fourier Transform-IR(FT-IR), Solid-state 29Si NMR spectroscopy, 그리고 접촉각을 통하여 알아보았으며 실리카/폴리우레탄 복합재료의 기계적 계면물성은 인열에너지 (GIIIC)를 측정하여 관찰하였다. 본 실험결과, 열처리 온도가 증가함에 따라 실리카의 Si-OH가 축합하여 Si-O-Si를 형성하고 표면자유에너지의 비극성 요소가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로부터, 증가된 실리카의 표면자유에너지의 비극성요소는 폴리우레탄 내에 실리카의 분산성을 향상시켜 결과적으로 실리카/폴리우레탄 복합재료의 기계적 계면물성인 인열에너지가 증가된 것으로 사료된다.