실란 커플링제 첨가에 따른 TPU/EVA/Silica 컴파운드의 수분흡수 및 기계적 물성 연구

Q: 이 논문에서 정의한 실란 커플링제란 무엇인가?

실란 커플링제는 실리카 필러의 표면을 개질하여 고분자 매트릭스와의 계면 결합력을 높이고 분산성을 향상시키며, 소수성을 부여하는 역할을 하는 물질이다. 이는 복합체의 수분 흡수율을 감소시키고 기계적 물성을 증진하는 데 기여한다. 과량 첨가 시에는 가소제처럼 작용하여 오히려 물성을 저하시킬 수 있다.

Q: TPU/EVA/실리카 복합체에서 실란 커플링제의 최적 첨가량은 얼마인가?

연구 결과, TPU/EVA/실리카 복합체에 실란 커플링제를 1 phr 첨가했을 때 가장 우수한 기계적 특성과 낮은 수분 흡수율을 나타냈다. 3 phr 첨가 시 수분 흡수율은 가장 낮았으나 기계적 특성 향상은 1 phr에 미치지 못했으며, 3 phr 이상 과량 첨가 시에는 가소제 역할로 인해 물성 저하와 수분 흡수율 증가가 발생한다.

김남균; 김효준; 박건욱; 유재근; 현규

doi:10.7317/pk.2022.46.6.805

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김남균 (한국신발피혁연구원) 김효준 (한국신발피혁연구원) 박건욱 (한국신발피혁연구원) 유재근 (한국신발피혁연구원) 현규 (부산대학교)

저널정보: 한국고분자학회 폴리머 폴리머 제46권 제6호

발행연도: 2022.11

수록면: 805 - 812 (8page)

DOI: 10.7317/pk.2022.46.6.805

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폴리우레탄(thermoplastic polyurethane, TPU)은 고무 소재의 대체 신소재로 주목받고 있다. 그러나 TPU는 수분 친화성이 높아, 습윤한 환경에 취약하여 상용화의 한계를 지니고 있다. 이를 해결하고자 수분흡수율이 낮고 타 수지와 친화성이 높은 ethylene vinyl acetate(EVA)를 말레산 무수물(maleic anhydride, MAH)이 그라프트된 EVA-g-MAH를 이용하여 블렌드(TPU/EVA)를 제조한다. 하지만 이 경우 기계적 물성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 기계적 물성을 보완하고자 실란 커플링제를 이용하여 표면을 개질시킨 실리카 필러를 사용하여 복합체를 제조하였다(TPU/EVA/Silica). TPU/EVA/Silica의 특성을 분석한 결과, 실란 커플링제로 표면 개질된 실리카 필러가 들어간 컴파운드의 경우 실리카의 분산성이 향상되어 수분 흡수율의 감소와 기계적 특성이 향상되는 결과를 보였다. 그러나, 3 phr 이상의 실란 커플링제가 첨가되었을 때 가소제와 같은 역할로 분산성이 저하되고 기계적 물성의 감소와 수분 흡수율이 증가하는 결과를 확인하였다.

#thermoplastic polyurethane #ethylene vinyl acetate #ethylene vinyl acetate-g-maleic anhydride #silica #silane coupling agent

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