Effect of Nanoclay and Alumina Trihydrate on the Mechanical, Thermal, and Fire Resistance Properties of Natural Rubber for an Eco-friendly Conveyor Belt Cover Compound

Q: 이 논문에서 정의한 나노점토란 무엇인가?

유기적으로 변형된 층상 규산염으로, 큰 표면적과 유기 변형제를 통해 이소프렌 거대분자와의 효과적인 상호작용을 촉진하는 충전제다. 이는 천연고무의 가황 속도, 기계적 물성 및 열분해 안정성을 향상시키며, 특히 층상 구조의 박리와 삽입을 통해 고무 매트릭스 내에서 보강 효과를 제공한다.

Q: 나노점토와 알루미나 삼수화물의 하이브리드 시스템이 천연고무의 특성에 어떤 영향을 미치는가?

연구 결과, 두 충전제의 시너지 효과로 인해 연소 속도가 감소하고 한계산소지수(LOI)가 20.6%까지 상승하여 내화성이 크게 개선되었다. 또한 SE 나노점토는 우수한 분산성과 상호작용을 통해 기계적 물성을 최적화하며, ATH는 흡열 탈수 반응을 통해 초기 열 저항성을 높이는 것으로 나타났다.

Mohan Soundarajan; Kothandaraman Balasubramanian

doi:10.7317/pk.2026.50.3.410

학술저널

저자정보: Mohan Soundarajan (Thejo Engineering) Kothandaraman Balasubramanian (Anna University)

저널정보: 한국고분자학회 폴리머 폴리머 제50권 제3호

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This study explores the optimization of organomodified montmorillonites (OMMT)—Cloisite 20A (20A), MAX CT 4260 (CT), and Cloisite SE 3000 (SE)—in combination with alumina trihydrate (ATH) for enhancing natural rubber (NR) formulations used in conveyor belt cover applications. The combined effects of OMMT and ATH on the mechanical, thermal, and flame-retardant properties of NR compounds were systematically evaluated. Morphological characteristics were examined using wide angle X-ray diffraction (WAXD) and scanning electron microscopy (SEM). Polymer-filler and filler-filler interactions were assessed via rubber process analyzer (RPA), Dynamic mechanical analysis (DMA), and standard mechanical testing. Flame retardancy and thermal stability were analyzed through limiting oxygen index (LOI), UL-94 horizontal flammability tests, and thermogravimetric analysis (TGA). Additionally, thermal degradation kinetics were investigated using iso-conversional models—Kissinger-Akahira-Sunose (KAS), Flynn-Wall-Ozawa (FWO), and Friedman’s method. The results reveal a synergistic enhancement in both flame retardancy and thermal stability with the OMMT-ATH hybrid system, demonstrating its potential as a high-performance filler combination for NR-based conveyor belt cover compounds.

#natural rubber #nanoclay #intumescent flame retard ants #activation energy #thermal degradation kinetics

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