ストラクチャー構造を持つシリカの開発とゴム補強特性

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650803
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kinki University
• Principal Investigator: 井原 辰彦 近畿大学, 工学部, 助教授 (50133541)
• Keywords: カーボンブラック / テトラエトキシシラン / シリカコーティング / 水蒸気プラズマ / ゴム補強性

Research Abstract

カーボンブラック(CB)のストラクチャー構造を維持しながら,表面をテトラエトキシシラン(TEOS)を用いてゾル-ゲル反応によりシリカでコーティングする方法について検討した。はじめにCB表面にTEOSの反応サイトになる水酸基を水蒸気プラズマ処理によって導入した。CBに導入された水酸基は酸の性質を持つので,水サスペンション中でのTEOSとの反応では,TEOSは選択的にCBの水酸基と反応し,CB表面はSiO_2のゲルで覆われる。CB表面への水酸基の導入量は水蒸気流量の増加とともに増えたが,流量が多すぎると減少し,10sccm程度が適切であった。CB表面がSiO_2ガルで覆われる様子はサスペンションの粘度の経時変化の測定により追跡することができた。ゾル-ゲル反応の進行は触媒として酸やアルカリを添加することによって早めることができたが,アルカリを添加した場合はCBへの反応量が減り,TEOS単独での加水分解と重合反応が進行し,良好なコーティング状態は得られなかった。得られた試料のTEM像の観察結果より,CBの一次粒子はSiO_2によって均一に被覆されている様子が観察された。これらのSiO_2コーティング処理は水蒸気プラズマの代わりに酸素プラズマを,また,液相反応の代わりに気相反応によっても可能であることが見出されたので,これらを含めて,CB表面のSiO_2層の厚みの制御について検討した。SiO_2コーティングCBをゴムに複合し,補強特性について調べたところ,レジリエンスが大きくなり,SiO_2によるコーティング効果が確認された。