相溶化剤によるアロイ化とゾル-ゲル法とを組み合わせたゴムの強化に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04453110
• Research Institution: Kyushu Sangyo University
• Principal Investigator: 高柳 素夫 九州産業大学, 工学部, 教授 (40037643)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古賀 啓子 九州産業大学, 工学部, 助手 (90234723) ; 植田 茂行 九州産業大学, 工学部, 講師 (90069576)
• Keywords: ポリイソプレンゴム / 相溶化剤 / ゾル-ゲル法 / 加硫 / シリカガラス / アロイ化ゴム

Research Abstract

研究実績の概要は、(1)ゴムのアロイ化と、(2)アロイ化ゴムのマトリックス中でのゾル-ゲル反応による析出シリカの効果の二段階に分けて述べる。
(1)ゴムは高cis-ポリプロプレンゴム(PIR)を用い、水分導入剤として親水基をもつエチレン-ビニルアルコール共重合体であるEVALおよびエチレンオキシド-プロピレンオキシド共重合体(EDS)を用いた。PIRと水分導入剤を均一に混練するために、イソプレン1万単位に6個のオキサジニウム基を共重合した相溶化剤PIR-AMを用いた。PIR/EVAL/PIR-AM(100/20/20)のロール混練物のTEM写真では、EVAL粒子が数mum以下の微粒子として分散していることを確認した。この加硫物の強度(7.2MPa)、伸度(770%)はPIRのみの5.6GPa、660%を上回った。EVAL内部の水素結合の存在がアロイ化によるゴムの強靱化の主な理由であり、この段階で重要な成果を収めた。
(2)アロイ化したゴム組織中の水分導入剤EVALの構成単位は、エタノール分子と類似の構造をもち、ゾル-ゲル法にける反応成分であるテトラエチルオルソシリケート(TEOS)と水との相溶化剤として選択は的確であった。混練の際、水分導入剤の粒子を介して、TEOSと水がアロイ化組織に導入され、反応を起こす。EVALとのアロイ化物では、6%のシリカ含量で加硫物の強度11.7MPa、伸度800%に強伸度が向上した。また、EDSを用いると強度12.8MPa、伸度810%とさらに向上し、SEM観察ではEDS粒子は確認できなかった。PIR中に水分導入剤が微細で均一にアロイ化されると、シリカが微細で均一に分散し、ゴムの強化に効果的であった。

Research Products

• [Publications] Motowo Takayanagi: "Rubber toughening through alloy formation combined with sol-gel method" The 3rd Int.Union of Materials Research Societies-International Conference on Advanced Materials. in press.
• [Publications] Motowo Takayanagi: "Rubber Toughening Through Alloy Formation by Use of Compatibilizer" The 3RD Pacific Polymer Conference. 147-148 (1993)