フィラー包埋天然ゴム/エチレン - プロピレンジエンモノマー複合材料に対するフィラー機能化の影響

天然ゴム（NR）は、他のタイプのゴムよりも多くの利点を示していますが、化学物質や老化に対する耐性が低いです。エチレンプロピレンジエンモノマー（EPDM）をNRマトリックスに組み込むことで、この問題に対処できる場合があります。カーボンブラック（CB）やシリカなどのミネラルフィラーは、低コスト、加工性の向上、優れた機能、化学物質および老化に対する耐性が高いため、さまざまなエラストマーに日常的に組み込まれています。他のフィラーは、CBおよびシリカの潜在的な代替品として検査されています。この研究では、フロゴパイトは、アミノプロピルトリエトキシシラン（A1S）、アミノエチルアミノプロピルトリメトキシラン（A2S）、または3-グリシドキシプロピルトリメトキシラン（ES）などの10の併用液を使用して表面修飾され、NR/EPDM BLENDと混合されました。次に、ゴムブレンドの機械的特性に対する未処理および表面処理のフロゴパイトの効果を、ゴムの一般的なフィラー（CBおよびシリカ）の効果と比較しました。Surface-Modified PhlogopiteのNR/EPDMへの組み込みは、さまざまな特性を大幅に強化しました。シランベースの物質（アミノおよびエポキシド官能化）を使用したフロゴパイト表面の機能化は、ゴムマトリックスとフロゴパイトの間の優れた互換性をもたらし、それによりエラストマー複合材料の多様な特性を改善し、CBの効果と類似した効果をもたらしました。Phlogopite埋め込まれたNR/EPDM複合材の破損時の引張強度と伸長は、CBに組み込まれたNR/EPDM複合材のそれぞれよりも低かった。準備されたサンプルの中で、ES機能化されたフロゴパイトは、ゴム製マトリックスとの最良の互換性を示し、未治療のPhlogopite-orcporated NR/EPDMのものと比較して、それぞれ35％および18％高かった複合材料の引張強度と弾性率を示しました。複合。ES機能化されたPhlogopite/NR/EPDMは、破損と靭性のわずかに低い伸長にもかかわらず、CB/NR/EPDMラバーコンポジットに対して同様の強度とより高いモジュラス（18％）を示しました。リバウンドレジリエンスと圧縮セットテストの結果は、表面修飾Phlogopite/NR/EPDMゴム複合材の弾力性がシリカおよびCB強化コンポジットの弾性よりも高いことを示しています。これらの改善は、ゴムマトリックス、ステアリン酸、および機能化（互換性のある）フロゴパイト間の物理的および化学的相互作用の強化に起因する可能性があります。したがって、機能化されたホロゴパイトは、ゴム調合のために幅広い用途で利用できます。

Natural rubber (NR) presents a number of advantages over other types of rubber but has poor resistance to chemicals and aging. The incorporation of ethylene propylene diene monomer (EPDM) into the NR matrix may be able to address this issue. Mineral fillers, such as carbon black (CB) and silica are routinely incorporated into various elastomers owing to their low cost, enhanced processability, good functionality, and high resistance to chemicals and aging. Other fillers have been examined as potential alternatives to CB and silica. In this study, phlogopite was surface-modified using 10 phr of compatibilizers, such as aminopropyltriethoxysilane (A1S), aminoethylaminopropyltrimethoxysilane (A2S), or 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (ES), and mixed with NR/EPDM blends. The effects of untreated and surface-treated phlogopite on the mechanical properties of the rubber blend were then compared with those of common fillers (CB and silica) for rubbers. The incorporation of surface-modified phlogopite into NR/EPDM considerably enhanced various properties. The functionalization of the phlogopite surface using silane-based matters (amino- and epoxide-functionalized) led to excellent compatibility between the rubber matrix and phlogopite, thereby improving diverse properties of the elastomeric composites, with effects analogous to those of CB. The tensile strength and elongation at break of the phlogopite-embedded NR/EPDM composite were lower than those of the CB-incorporated NR/EPDM composite by 30% and 10%, respectively. Among the prepared samples, the ES-functionalized phlogopite showed the best compatibility with the rubber matrix, exhibiting a tensile strength and modulus of composites that were 35% and 18% higher, respectively, compared with those of the untreated phlogopite-incorporated NR/EPDM composite. The ES-functionalized phlogopite/NR/EPDM showed similar strength and higher modulus (by 18%) to the CB/NR/EPDM rubber composite, despite slightly lower elongation at break and toughness. The results of rebound resilience and compression set tests indicated that the elasticity of the surface-modified phlogopite/NR/EPDM rubber composite was higher than that of the silica- and CB-reinforced composites. These improvements could be attributed to enhancements in the physical and chemical interactions among the rubber matrix, stearic acid, and functionalized (compatibilized) phlogopite. Therefore, the functionalized phlogopite can be utilized in a wide range of applications for rubber compounding.