Elastomers and Composites

The Rubber Society of Korea (한국고무학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Improvement of Abrasion and Debris on Styrene-Butadiene-Styrene Block Copolymer with Carboxylated SBR Latex and Zinc Oxide

카르복실화 SBR 라텍스와 산화아연을 이용한 SBS의 내마모성과 데브리스(debris) 개선 연구

  • Lee, Jin Hyok (Department of Polymer Engineering, Pusan National University) ;
  • Bae, Jong Woo (Rubber Research Team, Korea Institute of Footwear & Leather Technology) ;
  • Kim, Jung Su (Rubber Research Team, Korea Institute of Footwear & Leather Technology) ;
  • Yoon, Yoo-Mi (Rubber Research Team, Korea Institute of Footwear & Leather Technology) ;
  • Jo, Nam-Ju (Department of Polymer Engineering, Pusan National University)
  • 이진혁 (부산대학교 고분자공학과) ;
  • 배종우 (한국신발피혁연구원 혁신소재사업단 고무연구실) ;
  • 김정수 (한국신발피혁연구원 혁신소재사업단 고무연구실) ;
  • 윤유미 (한국신발피혁연구원 혁신소재사업단 고무연구실) ;
  • 조남주 (부산대학교 고분자공학과)
  • Received : 2013.07.15
  • Accepted : 2013.08.19
  • Published : 2013.09.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this study, we observed the effect of carboxylated SBR latex and zinc oxide on styrene-butadiene-styrene( SBS) composites for improving abrasion and debris. SBS composite, which added only silica, showed poor mechanical properties, NBS abrasion, and debris, caused by strong filler-filler interaction of silica. In case of adding carboxylated SBR latex, mechanical properties, NBS abrasion and debris of SBS composite were improved. Because of carboxyl group of carboxylated SBR latex interacted with silanol group of silica. Both carboxylated SBR latex and zinc oxide were added, SBS composite showed highest mechanical properties, NBS abrasion, and debris by forming ion cluster between carboxylated SBR latex and zinc oxide. By FT-IR analysis, ion clusters were confirmed that observed zinc carboxylated group stretch peak at $1550{\sim}1650cm^{-1}$ range. SBS composite, SC-4, showed excellent mechanical properties ; tensile strength $156kgf/cm^2$, elongation 936%, tear strength 59.4kgf/cm ; and excellent abrasion characteristics ; NBS abrasion 338%. Also, debris of SC-4 was minimized and showed wave-shape in fracture surface.

본 연구에서는 carboxylated SBR latex와 zinc oxide가 SBS 복합재의 내마모성과 debris 특성 개선에 미치는 영향을 관찰하였다. 실리카를 첨가한 SBS 복합재는 실리카 입자간의 수소 결합에 의한 강한 filler-filler interaction으로 인한 낮은 분산성 때문에 기계적 강도, NBS 내마모성, debris 특성이 전체적으로 감소하는 것으로 나타났다. carboxylated SBR latex를 첨가한 SBS 복합재는 carboxyl group과 실리카의 silanol group간의 결합을 통하여 filler-filler interaction이 감소하고 실리카의 분산성이 증가하기 때문에 기계적 강도, NBS 내마모성, debris 특성이 향상되는 것을 확인 하였다. carboxylated SBR latex와 zinc oxide를 동시에 첨가한 경우, carboxyl group에 의한 실리카의 분산성 향상과 더불어 zinc ion과 carboxyl group간의 ion cluster 형성을 통하여 물성이 크게 증가하였다. Zinc ion과 carboxyl group간의 ion cluster 형성은 $1550{\sim}1650cm^{-1}$의 zinc carboxylate group stretch 피크의 FT-IR 분석 결과로 확인하였다. carboxylated SBR latex와 zinc oxide를 첨가한(SC-4) 복합재의 경우, 인장강도 $156kgf/cm^2$, 신장율 936%, 인열강도 59.4kgf/cm의 우수한 기계적 강도를 나타내었으며, NBS 내마모성은 338%로 가장 우수한 특성을 나타내었다. 또한, 표면 마찰 시에 debris 발생 역시 크게 감소하며, 표면 마찰 저항의 증가로 파도 형태의 마모 특성을 나타내었다.

Keywords

References

  1. Y. Lee, J. Jeong, and J. Park, Elast. Compos., 45, 4, 245 (2010).
  2. E. J. Choi, J. H. Yoon, J. K. Jo, S. E. Shim, J. H. Yun, I. Kim, Elast. Compos., 45, 3, 170 (2010).
  3. P. Sae-oui, C. Sirisinha, U. Thepsuwan, K. Hatthapanit, Polym. Test., 23, 871, (2004). https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2004.05.008
  4. J. W. Ten Brinke, SC. Debnath, L.A.E.M. Reuvekamp, J.W.M. Noordermeer, Compos. Sci. Technol., 63, 1165 (2003). https://doi.org/10.1016/S0266-3538(03)00077-0
  5. H.D. Luginsland, J. Frohlich, A. Wehmeier, Rubber Chem. Technol., 75, 4, 563 (2002). https://doi.org/10.5254/1.3544984
  6. P. Sae-oui, C. Sirisinha, U. Thepsuwan, K. Hatthapanit, Eur. Polym. J., 42, 479 (2006). https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2005.09.003
  7. Y. S. Choi, J. H. Lee, J. S. Kim, G. J. Kim, J. W. Bae, C. Y. Park, Autumn Academic Symposium of the Rubber Society of Korea, A-8, (2012).
  8. R. A. Weiss, J. A. Fitzerald and D. Kim, Macromolecules, 24, 1071 (1991). https://doi.org/10.1021/ma00005a015
  9. P. Antony, S. K. De, J. Macromol. Sci. Polym. Rev., C41, 41 (2001).
  10. S. Bagrodia, G. L. Wilkes and J. P. Kennedy, Polym. Eng. Sci., 26, 662 (1986). https://doi.org/10.1002/pen.760261004
  11. J. W. Bae, J. S. Kim, J. H. Lee, G. N. Kim, S. T. Oh, Y. H. Lee, H. D. Kim, Asian J. Chem., 25, 9, 5272 (2013)
  12. K. Pyo and C. Park, Elast. Compos., 46, 4, 324 (2011).
  13. A. C. M. Yang, J. E. Ayala, J. Campbell Scott, J. Mater. Sci., 26, 5826 (1991)
  14. B. A. Brozoski, M. M. Colemam, P. C. Painter, Macromolecules, 17, 230(1984). https://doi.org/10.1021/ma00132a019
  15. D. Kim, B.-H. Seo, H. Kim, H.-J. Paik, J. Kang, W. Kim, Elast. Compos., 47, 1, 54 (2012) https://doi.org/10.7473/EC.2012.47.1.054