Abstract
A vulcanization reaction characteristics of an isoprene rubber (IR)-modified natural rubber/carbon black (NR/CB) composite was studied using in-situ electrical property measuring technique. Since the electrical conductivity of the sample composite would be changed continuously during the vulcanization reaction by rearranging of the carbon black particles within the sample, volume resistivity (${\rho}$) might be obtained as a function or reaction time. A stabilization time ($t_i$), maximum reaction speed time ($t_p$), and volume resistivity at that time(${\rho}_p$) were defined from the data for the Arrhenius analysis. Volume resistivity ${\rho}$ showed a comparatively high value of ${\sim}10^8$ order before the reaction started, and dramatically decreased to be stabilized within $1{\sim}2$ minutes as soon as the reaction started. As the more time elapsed, thereafter, ${\rho}$ decreased monotonously to a certain constant value through a peak, ${\rho}_p$ at time $t_p$, which was considered as the maximum reaction rate. As a result, while $t_i$ values were comparatively constant as $1{\sim}2$ minutes, $t_p$ values showed to become shorter and shorter as the reaction temperature.
이소프렌 고무(IR)로 개질된 천연고무계의 NR/CB 복합재료의 가교반응에 대하여 반응 도중의 전기적 성질 변화를 in-situ로 측정함으로서 주어진 샘플의 가교반응 특성을 연구하였다. 샘플의 전기적 성질이 가황반응이 진행되는 동안 샘플 내의 카본 블랙의 재정렬에 의해 연속적으로 변하기 때문에 샘플의 체적고유저항 값(${\rho}$)의 변화를 반응시간의 함수로 표시하였다. 이로부터, 반응온도에 따른 반응시작 안정화시간($t_i$), 최대반응속도 시간($t_p$), 및 이 때의 최대반응속도 체적고유저항값(${\rho}_p$)을 정의하여 이로부터 Arrhenius 도시를 이용한 해석을 시도하였다. 체적 고유저항값 ${\rho}$는 반응시작 전에는 ${\sim}10^8$ order의 높은 값을 보이다가 반응시작 후에 급격히 떨어지는 안정화 시간, $t_i$를 거친 후에 다시 최대반응속도를 보이는 $t_p$에서 피크를 보이며, 그 이후에는 단조 감소하여 일정한 값으로 수렴하는 것이 관찰되었다. 한편, 샘플의 반응온도가 높아질수록 $t_i$는 $1{\sim}2$분으로서 상대적으로 일정한 데 반하여, $t_p$는 점점 더 짧아져 $160^{\circ}C$의 반응온도에서는 3분 정도로까지 짧아지는 것이 관찰되었다. 또한 반응의 인가 주파수에 대한 변화로서, 약 1,000Hz이하의 저주파수에서는 상대적으로 낮은 활성화에너지($E_a$)값을 보였으나, 10,000Hz의 높은 측정주파수에서는 더 큰 $E_a$값을 나타냄으로서 반응온도변화에 민감함을 보여주었다.
